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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 Vojtěch.

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1 Le laser et ses applications Exposé originel fait en janvier 2008 par Eliška Kyselková et Duong Le Bach avec quelques modifications postérieures par Vojtěch Beneš

2 Le laser LASER = L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation En français : Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement

3 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) Lobservation, la sécurité 5) Les applications

4 Le faisceau laser est strictement monochromatique (une seule longueur donde, les photons qui sortent sont identiques) directif (le faisceau est cylindrique, toujours de même épaisseur, il ne diverge pas) de haute puissance (lénergie 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

5 Remarque : Directivité du faisceau laser Lampe ordinaire … le faisceau est divergent Laser … le faisceau est cylindrique

6 2) Principe de fonctionnement Construction 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

7 Remarque : Emission de la lumière h = E – E Un atome émet de la lumière (un photon) quand il passe dun niveau énergétique excité E à un niveau énergétique inférieur E. Lénergie du photon émis :

8 Principe de fonctionnement Niveaux dénergie du laser He-Ne niveau fondamental niveau excité instable niveau excité méta-stable niveau excité instable E photon émis

9 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)

10 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

11 Émission stimulée La désexcitation stimulée de latome est déclenchée par un photon incident dénergie 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. 3

12 Principe de fonctionnement Amplification un photon passe plusieurs fois par le milieu actif du résonateur il engendre une avalanche de photons identiques

13 Les types du laser Le laser à rubis (milieu actif = cristal de rubis)

14 Les types du laser Le laser helium - néon (milieu actif = mélange de He + Ne gazeux) Schéma

15 Observation du faisceau laser

16 Méthode: -par un écran ou une feuille de papier blanc (fig.1) -par des particules solides (fig.2 et 3)

17 -dans lair -par une lentille cylindrique

18 Sécurité Attention!!! à vos yeux Symbole de danger

19 Dans la vie pratique Médecine Industrie Technologie (mesure de la distance T-L) Fusion nucléaire Les télécommunications Construction des tunnels Discothèque, concerts

20 watch?v=AOoh3wxOwQk &feature=relatedhttp://www.youtube.com/ watch?v=AOoh3wxOwQk &feature=related

21 Le Prix Nobel de Physique 1918 : Max Carl Ernst Ludwig Planck En témoignage des services rendus à l'avancement de la physique par la découverte des quanta d'énergie.

22 1922 : Niels Henrik David Bohr Pour ses contributions à la recherche sur la structure des atomes et sur le rayonnement qu'ils émettent

23 1964 : Николай Геннадиевич Басов Александр 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.

24 1966 : Alfred Kastler Pour la découverte et le développement de méthodes optiques pour l'étude des résonances hertziennes dans les atomes ( pompage optique )

25 1971 : Dennis Gabor Pour son invention et son développement de la méthode holographique

26 1981 : Nicolaas Bloembergen Pour la contribution au développement de la spectroscopie laser

27 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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