Physique des pigments et lumière

Endoscopie

• L'endoscopie est une méthode d'observation de l'intérieur du corps humain à l'aide de sondes.
• Les endoscopes sont munis de plusieurs canaux, dont un canal d'éclairage et un canal pour la transmission de l'image.
• L'observation est possible en lumière visible.
• L'endoscopie est une technique d'imagerie différente des radiographies.
• On utilise l'endoscopie pour observer le système digestif et respiratoire.
• Un endoscope est un instrument constitué d'un tube souple.
• Il a une lumière à son bout pour illuminer l'intérieur du corps humain et peut avoir des canaux d'observations supplémentaires.

Cancer de l'estomac

• Une image d'un cancer de l'estomac est montrée.
• L'image démontre des dommages à la paroi interne de l'estomac.

Foetus

• Une image d'un foetus en développement est montrée.
• L'image montre le foetus à l'intérieur de l'utérus.

Utérus

• Une image d'un utérus humain est montrée.
• L'image montre l'utérus, la vessie et l'ovaire gauche.

Varices oesophagiennes

• Une image de varices œsophagiennes est montrée.
• Les varices œsophagiennes sont des vaisseaux sanguins dilatés dans l'œsophage.

Ondes

• Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu sans déplacer la matière.
• Les ondes transportent de l'énergie.
• La vitesse de propagation des ondes dépend du milieu.

Types d'ondes

• Les ondes longitudinales sont des ondes dans lesquelles le mouvement des particules du milieu est parallèle à la direction de propagation de l'onde.
• Les ondes transversales sont des ondes dans lesquelles le mouvement des particules du milieu est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.

Equation de propagation

• L'équation d'onde décrit comment la perturbation se propage dans le temps et l'espace.
• Elle relie la perturbation à une distance x et dans le temps t
• L'équation d'une onde est donnée par : y(x,t) = y(0, t -x/v).

Onde périodique

• Une onde périodique est une onde dont les variations se répètent à intervalles de temps réguliers.
• Une onde périodique est caractérisée par une période (T), une fréquence (f) et une longueur d'onde (λ).

Paramètres des ondes périodiques

• La longueur d'onde (λ) est la distance entre deux crêtes successives.
• La période (T) est le temps nécessaire pour que l'onde ait parcouru une distance égale à sa longueur d'onde.
• La fréquence (f) est le nombre de crêtes qui passent en un point de l'espace par seconde.
• La relation entre ces paramètres est λ=vT = v/f.

Changement de milieu de propagation

• La fréquence d'une onde ne change pas lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre.
• La vitesse de propagation d'une onde dépend du milieu.
• L'exemple montre que la vitesse de l'onde sonore et la vitesse de l'onde lumineuse sont différentes dans l'air et l'eau.

Equation d'une onde sinusoïdale

• L'équation d'une onde sinusoïdale est donnée par : y(x, t) = A sin (2π(x/λ − t/T)).
• ω = 2πf =2 π/T.
• y(x,t) = y(0, t − x / v).

Principe de superposition des ondes

• L'interférence est la somme algébrique des ondes en un point donné à un instant donné.
• La somme algébrique des amplitudes des différentes ondes qui passent simultanément au même point s’appelle l’interférence.
• L'amplitude résultante est simplement la somme des amplitudes des différentes ondes.

La diffraction

• La diffraction est un phénomène qui se produit lorsque l'onde rencontre un obstacle ou une ouverture.
• La lumière visible se diffracte lorsqu'elle passe à travers un petit trou.
• La taille de l'obstacle ou de l'ouverture doit être du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de l'onde pour observer la diffraction

Ondes matérielles/mécaniques

• Pour que les ondes matérielles se propagent, il faut un milieu matériel.
• Les ondes sonores sont un exemple d'ondes matérielles.

Les ondes électromagnétiques

• Les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide et dans les milieux matériels.
• Elles sont constituées de champs électriques et magnétiques oscillants perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation.
• Leur vitesse de propagation dans le vide est c = 300 000 km/s.

La lumière visible

• La lumière visible est une onde électromagnétique.
• La partie visible du spectre électromagnétique se situe entre 400 et 800 nm de longueur d'onde.
• La longueur d'onde de la lumière affecte la fréquence et par conséquent la couleur.
• La lumière d'un laser est monochromatqiue, elle a une seule couleur.
• La lumière blanche est une superposition de plusieurs couleurs, elle est polychromatique.
• L'indice de réfraction dépend de la nature et de la fréquence de l'onde.

Dispersion dans un prisme

• Lorsque la lumière blanche traverse un prisme triangulaire, les différentes couleurs qui la composent sont séparées selon leur longueur d'onde et diffusées.
• Le phénomène est appelé dispersion.

Modèle de l'optique géométrique

• L'optique géométrique est un modèle qui décrit la lumière comme des rayons.
• Les objets avec lesquels la lumière interagit sont de grandes dimensions par rapport à sa longueur d'onde, on utilise donc des rayons lumineux.

Indice de réfraction

• L'indice de réfraction d'un milieu est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans ce milieu.
• C'est noté par la lettre n et il est toujours supérieur à 1.
• Il dépend de la nature et de la fréquence du milieu.

Réflexion spéculaire

• Le rayon incident, la normale et le rayon réfléchi sont dans un même plan.
• L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.

La réfraction

• La réfraction est la déviation d'un rayon lumineux lorsqu'il passe d'un milieu à un autre et qui possède un indice de réfraction différent.
• Le rayon réfracté, le rayon incident et la normale sont dans un même plan.
• La relation entre l'incidence et la réfraction est: n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂.
• La répartition de l'intensité dépend de l'angle d'incidence.
• La réfraction a lieu lorsqu’un rayon lumineux traverse une surface séparant deux milieux de différents indices de réfraction.

Réflexion totale

• La réflexion totale est un phénomène qui se produit lorsqu'un rayon lumineux passe d'un milieu à un autre et possède un indice de réfraction plus élevé à l'indice de réfraction plus petit.
• Si l’angle d’incidence est supérieur à l’angle critique, il n’y a plus de rayon réfracté et tout le rayon est réfléchi.

Principe de la fibre optique

• Une fibre optique est un conducteur souple de verre ou de silice entouré d'une gaine.
• La lumière se propage dans la fibre optique sans atténuation grâce au phénomène de réflexion totale.

Applications médicales de l'endoscopie.

• L'endoscopie est une technique d'imagerie en transmission avec la lumière visible, utilisée pour explorer l'intérieur du corps humain.
• longueur de l’endoscope compris entre 0.3 et 1.2 m
• sa largeur comprend entre 2.5 et 15 mm.
• la lumière est réfléchie par les tissus qui la traverse à l'entrée d'un endoscope et forme une image à l'autre extrémité.
• les endoscopes contiennent de très nombreuses fibres optiques et forment un faisceau compact.
• l'endoscopie est utilisée dans la détection de cancer et pour l'observation du système digestif et respiratoire.

Imagerie en transmission avec la lumière visible

• En lumière visible, il n'y a pas d'images de transmission similaires à celles fournies par les rayons X.
• Des sondes sont introduites à l’intérieur du corps humaines afin d’observer certains organes en lumière visible.

Les appareils respiratoire et digestif

• L'appareil respiratoire et digestif sont les deux grands champs d'application de l'endoscopie.
• L'endoscopie permet d'observer l'œsophage, l'estomac, le duodénum, le colon, l'intestin grêle et le rectum.
• l'endoscopie permet d’observer la trachée, le pharynx et le larynx.

Ce quiz explore le rôle des pigments dans la transmission de la lumière à travers la cage thoracique humaine. Il aborde également des concepts tels que l'absorption de la lumière par l'oxyhémoglobine et la détection des tumeurs malignes du sein utilisant l'angiogénèse. Testez vos connaissances sur ces sujets fascinants de la physique et de la biologie.