Expériences sur le thème de la santé/Santé: Fibroscopie

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Utilisation en classe

Pour une activité expérimentale destinée à la classe de première ST2S, on peut illustrer le phénomène de réflexion totale avec l'étude d'une méthode de diagnostic médical, la fibroscopie, présente à la fin de la partie vision. Pour ces élèves, il est intéressant d'étudier à l'aide d'un fichier vidéo par exemple, le principe et son utilisation médicale et la structure d'une fibre optique (à saut d'indice uniquement). Pour apporter la notion de réflexion totale, la manipulation du niveau seconde autour de la détermination de la loi de Descartes peut être à nouveau réalisée rapidement; il ne faut pas ici s'attarder à nouveau à l'étude de la loi (rappel du vocabulaire), mais aux conditions de réflexion totale.

Expérience

Illustration de la réflexion totale

Photographie montrant le phénomène de réflexion totale, au niveau de l'interface plexiglas et air.

À l'aide d'un hémi-cylindre de plexiglas, son contour gradué et d'une source laser; on peut étudier la transition plexiglas/air, pour retrouver l'indice de réfraction du plexiglas, n= 1/sin(λ) avec λ, angle de réflexion totale, en faisant varier i, angle incident jusqu'à attendre le cas où le rayon réfracté disparaît. i_limite= arcsin (n_air/n_plexiglas)

Illustration de la fibre optique

À l'aide d'une source laser, une grande éprouvette, de la fluorescéine, et de l'eau, on peut obtenir l'image qui permet d'illustrer le phénomène qui se passe dans la fibre optique.

L'utilisation de la fluorescéine nous permet de voir le rayon laser dans la solution, car la molécule est fluorescente; grâce à l'excitation apportée par le laser, on peut voir le trajet du rayon laser dans la solution.

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  Illustration de la fibre optique, à l'aide d'une source laser, une grande éprouvette et un mélange eau-fluorescéine.

Conclusion

À l'aide de cette activité, les élèves réinvestissent leur connaissance de seconde, les approfondissent et travaille sur une illustration du phénomène physique dans un outil de diagnostic médical.

Références

Ouvrage de référence pour les montages du CAPES et de l'agrégation

Physique expérimentale aux concours de l'enseignement - Optique, mécanique, fluides, transferts thermiques. Jean-Paul Bellier, Christophe Bouloy, Daniel Guéant; Ed. Dunod