Exercice II. Laser et stockage optique (1à points)
Dans le cas (b), ? = (le rayon (2) pénètre dans la cuvette mais pas le rayon (1) ).
... 2, lorsque l'intensité lumineuse varie brutalement, l'information codée est 1.
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Bac S 2013 Nouvelle Calédonie Session de remplacement Mars 2014
EXERCICE II LASER ET STOCKAGE OPTIQUE (10 points) CORRECTION © HYPERLINK "http://labolycee.org" http://labolycee.org
1. Lecture dun disque optique
1.1. (0,5) Énergie dun photon émis par la diode LASER : E = EMBED Equation.DSMT4
AN : EMBED Equation.3 = 4,91×1019 J
1.2. (0,25) Pour une DEL, la lumière est émise par émission spontanée. (non demandé : un atome préalablement excité dans un niveau dénergie EA se désexcite spontanément en émettant un photon dénergie E = EA EB lui permettant daccéder à un niveau dénergie EB plus faible.)
Pour un LASER, la lumière est émise par émission stimulée. (non demandé : un photon dénergie E = EA EB stimule un atome préalablement excité dans un niveau dénergie EA pour quil se désexcite en émettant un photon identique au photon incident. Lémission stimulée produit donc deux photons identiques de mêmes direction et sens, de même énergie et en phase.)
(0,5) Les propriétés de lémission stimulée (+ le milieu amplificateur) font que la lumière LASER est :
Directive
Monochromatique
Concentrée dans l espace
Cohérente (les photons sont tous en phase)
1.3. (0,5) Dans le cas (a), ´ = 0 (les deux faisceaux sont réfléchis sur un plat)
Dans le cas (b), ´ = EMBED Equation.3 (le rayon (2) pénètre dans la cuvette mais pas le rayon (1) ).
1.4.1. (0,5) D après la figure 3, l intensité lumineuse réfléchie est élevée si le faisceau éclaire un plateau (cas (a)) et faible si le faisceau éclaire un creux (cas (b)).
1.4.2. (0,5) Dans le cas (a), ´ = 0, les deux faisceaux sont en phase (´ = k.» avec k entier relatif égal à 0 ici) : ce sont des interférences constructives.
Dans le cas (b), ´ = EMBED Equation.3 , les deux faisceaux sont en opposition de phase (´ = (2k+1). EMBED Equation.3 avec k entier relatif égal à 0 ici) : ce sont des interférences destructives.
1.5. (0,5) D après la figure 3 du document 2, lorsque l intensité lumineuse varie brutalement, l information codée est 1.
Lorsque lintensité lumineuse varie peu linformation codée est 0.
2. Traitement de linformation numérique
2.1. (0,5) Daprès le théorème de Shannon (voir données), la fréquence déchantillonnage dun signal doit être égale ou supérieure au double de la fréquence maximale contenue dans ce signal, afin de le numériser correctement.
De plus, le domaine fréquentiel de laudible sétend jusquà 20 kHz (voir données).
Ainsi, la fréquence déchantillonnage doit être supérieure ou égale à 40 kHz ce qui est bien le cas ici avec 44,1 kHz.
2.2. (0,5) Daprès les données, p = EMBED Equation.DSMT4 avec n le nombre de bits soit n = 16 bits ici.
AN : p = EMBED Equation.3
2.3. (1) La fréquence déchantillonnage est 44,1 kHz : cela signifie quil y a 44,1x103 échantillons par seconde.
A partir de la durée t de l enregistrement et de la fréquence d échantillonnage fe (nombre d échantillons par seconde), on peut déterminer le nombre d échantillons Ne : EMBED Equation.3
sans unité Hz s
Chaque échantillon est codé par 2x16 bits (2 canaux) soit par EMBED Equation.DSMT4 = 4 octets.
La quantité de données numériques d un enregistrement de durée t est donc n = 4.fE.t (n en octets)
Le débit binaire étant la quantité de données numériques par unité de temps : EMBED Equation.3
Finalement, ici, EMBED Equation.3 A.N. : EMBED Equation.3 CQFD
o.s-1 o (octet) Hz (( s-1)
(octet par seconde)
2.4. (0,5) La capacité de stockage est égale au débit binaire multiplié par la durée denregistrement : C = D.t
C = 176,4 × 74 × 60 = 7,8×105 ko = 7,8×102 Mo
2.5. (0,75) Méthode 1 : EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 = 1,25×105 s = 35 h.
Méthode 2 : tout simplement par proportionnalité :
74 min780 Mot EMBED Equation.3
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