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écriture et lecture d'un CD

mis à jour le 13/04/2012


Vignette CD

Le document permet d'aborder l'écriture et la lecture des données sur un disque optique.

mots clés : laser, stockage, optique, interférence


.
ECRITURE ET LECTURE D'UN CD

1. Document

Remarque : ici CD = compact disc, c'est-à-dire un CD pré-enregistré, pas un CD enregistrable.

Voici un extrait du site commentcamarche.net :
http://www.commentcamarche.net/contents/pc/cdrom.php3#la-geometrie-du-cd

« Le CD est constitué d'un substrat en matière plastique (polycarbonate) et d'une fine pellicule métallique réfléchissante (or 24 carat ou alliage d'argent). La couche réfléchissante est recouverte d'une laque anti-UV en acrylique créant un film protecteur pour les données. Enfin, une couche supplémentaire peut être ajoutée afin d'obtenir une face supérieure imprimée. »

Schéma alvéoles CD

La couche métallique réfléchissante est constituée de creux successifs (les alvéoles). La profondeur d'une alvéole est de 0,12  µm et sa largeur est de 0,6 µm. Les alvéoles sont réparties en spirale, espacées de 1,6 µm.
Le laser arrive du côté de la couche de polycarbonate dont l'indice de réfraction est 1,55.
La lecture d'un CD se fait grâce à un faisceau laser IR de longueur d'onde dans l'air l = 780 nm.

Sur un CD, les données sont codées en bits.
Un bit correspond sur le CD à une longueur de 0,278 µm.
Les « 1 » correspondent à la transition entre une bosse et un creux.
Les « 0 » correspondent aux plats d'une bosse ou d'un creux.

On utilise le standard EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) :
- la longueur minimale d'une bosse ou d'un creux correspond à 001
- la longueur maximale d'une bosse ou d'un creux correspond à 00000000001

2. Questions possibles

- Quelle est la taille minimale d'une alvéole ? Quelle est sa taille maximale ?

- Retrouver le codage en bits correspondant à la portion de surface d'un CD représentée ci-dessous :

Codage des bits par les alvéoles


- Calculer la longueur d'onde du faisceau IR dans le polycarbonate.
Intérêt : réinvestir les relations   n = c / v   et   lambda = c / nu

- Comparer lambda et la profondeur de l'alvéole. (réponse : profondeur = lambda / 4)

- Amener les élèves à réfléchir sur ce qui se passe quand le laser rencontre une bosse ? Un creux ?
   Et le cas particulier où le spot du laser arrive à cheval sur la bosse et le creux ? Faire un dessin.

Réponse attendue (voir schéma ci-dessous) :
- dans le cas de la bosse (1) ou du creux (2), la lumière du spot laser fait un aller-retour ;
- dans le cas où une partie seulement du spot arrive sur un creux (3), l'onde qui se réfléchit dans le creux parcourt une distance lambda / 2 de plus que l'onde se réfléchissant sur la bosse ( lambda / 4 à l'aller et lambda / 4 au retour ! ) donc lors du retour vers la photodiode, les ondes 1 et 2 seront déphasées d'une demi-période.

Cas de réflexion

- Comment s'appelle le phénomène mis en évidence dans le cas 3 ?

Réponse : l'onde réfléchie globale sera la superposition de l'onde 1 et 2  => interférences MAIS déphasées d'une demi-période donc interférences destructives.

- Quelle est la conséquence sur la lumière reçue par la photodiode du lecteur ?

Réponse : dans le cas 3, l'onde reçue aura une intensité plus faible que pour les cas 1 et 2 (voire nulle...).

- Quand l'intensité lumineuse reçue par la photodiode est minimale, quelle est la valeur du bit lu ?

Réponse : « 1 » car une intensité lumineuse minimale correspond à une transition bosse creux.
 
auteur(s) :

Thierry Mineau

information(s) pédagogique(s)

niveau : Terminale S

type pédagogique : scénario, séquence, exercice

public visé : élève

contexte d'usage : classe

référence aux programmes :

.
Programme de terminale S :
Thème : AGIR, Transmettre et stocker de l'information : Stockage optique

Compétences travaillées ou évaluées :
- Réinvestir ses connaissances sur les propriétés physiques.
- Rechercher, extraire et organiser l'information utile.
- Mobiliser ses connaissances.

fichier joint

information(s) technique(s) : Fichier modifiable au format . doc

taille : 71 kio ;

ressource(s) principale(s)

Vignette ressources pour le programme 2012 de terminale S - agir - défis du XXIème siècle 10/07/2011
les productions nouvelles pour le programme 2012 sur le thème des défis du XXIème siècle - « agir » .
réforme, terminale, TS

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