Le Laser

Dualité onde-particule

La dualité onde-particule est en rapport avec la mécanique quantique (mécanique qui met en rapport la mécanique newtonienne et la mécanique des ondes)

Rappels

On parle de dualité onde-particule pour la lumière car la lumière est à la fois une onde et une particule

➥L'effet photo-électrique montre que la lumière a un caractère particulaire

➥La diffraction montre que la lumière est une onde

La particule de lumière est le photon

L'énergie d'un photon est: E = h ✕ f

E: énergie en joule, h: constante de Planck, f : fréquence associée au photon

Remarque: on utilise l'électronvolt (eV) comme unité d'énergie

Relation de Broglie

La relation de Brogle donne une quantité de mouvement et est:

p = $h/λ$

p: quantité de mouvement en Kg.m.s^-1

h: constante de Planck

λ: la longueur d'onde associé

On utilise principalement cette formule pour déterminer S'il nous suffit d'utiliser la mécanique newtonienne ou la mécanique des ondes, ou S'il est nécessaire d'utiliser la mécanique quantique

➥Elle permet de savoir si l'aspect particule ou l'aspect onde a une prédominance

Fonctionnement du laser

Emission sopontannée ou émission simultané

Rappel: Il y émission de photon quand une particule passe d'un état excité à un état non éxité

➥Elle libère son énergie sous forme de photon

Emission spontanné

Une émission spontanée émet des photons aléatoirement et dans toutes les directions

➥Elle est incontrôlable car elle est spontanée, on ne peut pas l'utiliser pour créer du laser

Emission simultané

Dans l'émission stimulée , on stimule le milieu actif en envoyant un photon

2 photons sont émis, ils ont la même énergie, ils sont en phase et ont la même direction

➥On utilise les émissions stimulées pour faire une lumière laser car on contrôle le processus, l'énergie et la direction de l'émission

Fonctionnement du laser

Un Laser est composé d'électrodes alimentés par une source d'énergie (pile,batteire...) de miroirs réfléchissant ou semi-réfléchissants et d'un mileu actif

Les électrodes servent à exciter le milieu actif

Les miroirs servent à amplifier le rayon

➥Si le rayon n'a oas assez d'énergie, il rebondit sur les miroir jusqu'a ce qu'il ait assez d'énergie pour traverser le miroir réfléchissant

Rappel: c = $λ/T$ = λ ✕ f

Donc la longueur d'onde du rayon émis par le laser est: λ = $c/f$

c: célérité (vitesse de la lumière) et f: fréquence (T: période)

Propriété du faisceau laser

Le faisceau laser a quatre propriétés intéressante, il est:

-Monochromatique

-Faisceau directif (on peut pointer un objet)

-Cohérent (permet de calculer des interférences

-Permet des concentrations d'énergie importante

-On peut utiliser le laser pour: Calcul de distance, améliorer la précision, découper des matériaux, montrer un objet...

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