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Le laser et ses applications

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

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Le laser et ses applications

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Presentation Transcript

  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 =Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 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) L’observation, la sécurité 5) Les applications

  4. 1) Les propriétés de la lumière laser 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) http://www.youtube.com/watch?v=vUcWqgbn7fA

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

  6. 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

  7. Remarque : Emission de la lumière 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 : hn = E‘ – E

  8. E niveau excité instable niveau excité méta-stable niveau excité instable niveau fondamental Principe de fonctionnementNiveaux d‘énergie du laser He-Ne 2 3 1 photon émis 2

  9. 1 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. • On réalise ainsi une inversion de population (la plupart des atomes sont dans le niveau excité méta-stable)

  10. 2 2 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).

  11. 3 Émission stimulée La désexcitation stimulée de l‘atome est • déclenchée par un photon incident d‘énergie hn = E‘ – E, • le photon émis est identique au photon incident (même fréquence n et direction), • les deux photons représentent des ondes qui vibrent en phase  la lumière laser est cohérente.

  12. Principe de fonctionnementAmplification • 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. Observation du faisceau laser • Méthode: • par un écran ou une feuille de papier blanc (fig.1) • par des particules solides (fig.2 et 3)

  17. dans l‘air • 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. http://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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