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Le laser et ses applications. Exposé originel fait en janvier 2008 par Eliška Kyselková et Duong Le Bach avec quelques modifications postérieures par V ojtěch Beneš. Le laser. LASER = L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation - PowerPoint PPT Presentation
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Le laser et ses applications
Exposé originel fait en janvier 2008 par
Eliška Kyselková et Duong Le Bachavec quelques modifications postérieures
par Vojtěch Beneš
Le laser
LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
En français : Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement
Objectifs de cet exposé
1) Les propriétés de la lumière laser
2) Le principe de fonctionnement– description– pompage optique– émission stimulée– amplification
3) Les types
4) L’observation, la sécurité
5) Les applications
Le faisceau laser est
• strictement monochromatique (une seule longueur d‘onde, les photons qui sortent sont identiques)
• directif (le faisceau est cylindrique, toujours de même épaisseur, il ne diverge pas)
• de haute puissance (l‘énergie lumineuse est concentrée sur une surface très petite)
• cohérent (la vibration dans un point du faisceau est en corrélation avec la vibration dans un autre point, cette lumière peut interférer)
1) Les propriétés de la lumière laser
http://www.youtube.com/watch?v=vUcWqgbn7fA
Remarque : Directivité du faisceau laser
Lampe ordinaire
… le faisceau est divergent
Laser … le faisceau est cylindrique
2) Principe de fonctionnementConstruction du laser
1 - milieu excitable (gaz ou cristal
2 - énergie de pompage (décharge électrique)
3 - miroir totalement réfléchissant
4 - miroir semi-réfléchissant
5 - faisceau laser
Remarque : Emission de la lumière
h = E‘ – E
Un atome émet de la lumière (un photon) quand il passe d‘un niveau énergétique excité E‘ à un niveau énergétique inférieur E.
L‘énergie du photon émis :
Principe de fonctionnementNiveaux d‘énergie du laser He-Ne
niveau fondamental
niveau excité instable niveau excité méta-stable
niveau excité instable
E
1
2
2
3
photon émis
Pompage optique
• Normalement, la plupart des atomes sont dans le niveau énergétique fondamental.
• Grâce à la décharge électrique dans le milieu actif, on excite des atomes.
1
• On réalise ainsi une inversion de population (la plupart des atomes sont dans le niveau excité méta-stable)
Émission spontanée
• Un électron, dans un niveau excité, peu revenir spontanément dans un état énergétique inférieur.
• Ce phénomène est aléatoire et imprévisible
• La transition engendre un photon infrarouge (invisible).
22
22
Émission stimulée
La désexcitation stimulée de l‘atome est
• déclenchée par un photon incident d‘énergie h = E‘ – E,
• le photon émis est identique au photon incident (même fréquence et direction),
• les deux photons représentent des ondes qui vibrent en phase la lumière laser est cohérente.
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Principe de fonctionnementAmplification
• un photon passe plusieurs fois par le milieu actif du résonateur• il engendre une avalanche de photons identiques
Les types du laser
Le laser à rubis (milieu actif = cristal de rubis)
Les types du laser
Le laser helium - néon
(milieu actif = mélange de He + Ne gazeux)
Schéma
Observation du faisceau laser
Observation du faisceau laser
• Méthode:- par un écran ou une feuille de papier
blanc (fig.1)
- par des particules solides (fig.2 et 3)
- dans l‘air
- par une lentille cylindrique
Sécurité
• Attention!!!
à vos yeux
• Symbole de danger
Dans la vie pratique• Médecine
• Industrie
• Technologie (mesure de la distance T-L)
• Fusion nucléaire
• Les télécommunications
• Construction des tunnels
• Discothèque, concerts
• http://www.youtube.com/watch?v=AOoh3wxOwQk&feature=related
Le Prix Nobel de Physique
1918 : Max Carl Ernst LudwigPlanck
En témoignage des services rendus à l'avancement de la physique par la découverte des quanta d'énergie.
1922 : Niels Henrik David Bohr
Pour ses contributions à la recherche sur la structure des atomes et sur le rayonnement qu'ils émettent
1964 : Николай Геннадиевич БасовАлександр Михайлович Прохоров
Pour des travaux fondamentaux dans le domaine de l'électronique quantique, conduisant à la construction d'oscillateurs et d'amplificateurs basés sur le principe du maser-laser.
1966 : Alfred Kastler
Pour la découverte et le développement de méthodes optiques pour l'étude des résonances hertziennes dans les atomes (pompage optique)
1971 : Dennis Gabor
Pour son invention et son développement de la méthode holographique
1981 : Nicolaas Bloembergen
Pour la contribution au développement de la spectroscopie laser
1997 : Steven Chu
Claude Cohen-Tannoudji
William D. Phillips
Pour le développement de méthodes pour refroidir et piéger des atomes avec la lumière laser.
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