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Laser

« Laser » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
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Un laser, comme tout rayon de lumière, peut être réfléchi, réfracté, diffusé, diffracté...

Un laser est un appareil capable d'émettre un rayon de lumière aux propriétés électromagnétiques intéressantes. Contrairement à la lumière normale, la lumière émise par un laser est :

  • d'une seule couleur, alors que la lumière habituelle est constituée de plusieurs couleurs (toutes les couleurs en fait, c'est pour ça qu'elle apparaît blanche). On dit alors qu'elle est monochromatique ;
  • directionnelle. Alors qu'une lampe émet de la lumière dans toutes les directions, un laser émet dans une seule : le faisceau laser peut être très fin.

La dernière propriété intéressante d'un laser est plus compliquée à expliquer : on l'appelle la cohérence, c'est notamment ce qui permet d'utiliser la lumière du laser pour transporter des informations dans des fibres optiques.

Le nom « laser » vient de l'acronyme de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ; c'est de l'anglais qui veut dire « amplification de la lumière par émission stimulée de radiation ».

Histoire[modifier]

Les DVD et CD sont écrits et lus grâce à des lasers.

Le principe du laser est décrit dès 1917 par Einstein, mais ce n'est qu'en 1953 que le premier prototype utilisant ce principe est construit. Ce n'est pas encore de la lumière qui est amplifiée, mais des micro-ondes. Le premier vrai laser est obtenu en 1960 par Théodore Maiman ; la lumière (rouge) est amplifiée par un rubis artificiel. Un an plus tard, Ali Javan met au point un laser au gaz (hélium et néon), puis en 1966, Peter Sorokin construit le premier laser à liquide.

Le laser reste une invention sans application pratique jusqu'en 1974, avec l'introduction des lecteurs de codes-barres. En 1978, les disques laser sont introduits, mais les disques optiques ne deviennent d'usage courant qu'en 1982 avec le disque compact (compact disc ou CD), puis le DVD.

Comment cela marche-t-il ?[modifier]

Laser.svg.png

Pour faire un laser, il faut trois choses :

  • (1) un matériau qui, lorsqu'on lui apporte de l'énergie, peut amplifier la lumière ;
  • (2) une source d'énergie ;
  • (3) et (4) deux miroirs face à face.

L'un des miroirs laisse passer une fraction de la lumière (il est partiellement transparent), typiquement entre 1% et 5% de cette lumière. On envoie une première lumière que le matériau amplifie et la lumière fait des allers et retours entre les deux miroirs. À chaque passage dans le matériau spécial, elle est amplifiée.

Un laser se caractérise par la nature du matériau utilisé, qui détermine la longueur d'onde de la lumière émise.

À quoi cela sert-il ?[modifier]

Les lasers servent aussi dans des spectacles sons & lumières, ici un concert.
Un laser dans la fumée...

Parfois, pour faire un exposé ou un cours, on utilise un pointeur laser. C'est un tout petit laser, grand comme un stylo, qui émet un rayon vert ou rouge et permet d'indiquer ce dont on parle sur un écran.

On se sert aussi de lasers pour lire les informations sur les CD dans les lecteurs CD et DVD, ou pour lire les codes-barres.

En médecine, on l'utilise entre autres pour corriger les défauts de la vision en modelant l'œil avec le faisceau laser, qui permet d'être très précis parce qu'il peut être très fin. Il s'agit de lasérothérapie.

Les lasers sont également utilisés pour des raisons esthétiques. Comme leur faisceau est très fin, on peut grâce à eux dessiner des images de lumière, en projection sur un mur, ou dans de la fumée. Ce procédé est très prisé de certains artistes.

Les lasers sont utilisés pour graver la surface de certains matériaux. C'est le cas des graveurs de CD et de DVD. La différence entre les deux est la longueur d'onde du laser : plus celle-ci est petite, plus le laser peut graver des choses petites. C'est pourquoi, entre un CD et un DVD qui ont pourtant la même taille, on peut graver six fois plus de choses sur un DVD que sur un CD.

Cette propriété des lasers est également utilisée pour restaurer la surface des monuments publics salis par la pollution atmosphérique. Le laser va vaporiser la saleté, mais laisse intacte la pierre qui est dessous.

Le laser est utilisé aussi dans le télémètre laser, un appareil de mesure très précis (Voir plus loin la mesure Terre-Lune). Cet appareil sert dans la construction des bâtiments pour connaitre la largeur, la hauteur ou la largeur d'une pièce.

Idées vraies et fausses[modifier]

Le laser peut être dangereux car il peut provoquer :

  • Des endommagements et vieillissements prématurés de la peau
  • Des cancers cutanés
  • Des affections oculaires

Pour éviter cela, il faudrait réduire en durée notre exposition sous un laser.

Voir un rayon laser[modifier]

Comme tous les rayons de lumière, un rayon laser ne se voit pas normalement. Si on le voit comme sur la plupart des photos, c'est qu'il y a de la poussière ou de la vapeur d'eau dans l'air, qui est éclairée par le laser et qui renvoie une partie de sa lumière.

Par exemple, lorsqu'on utilise un pointeur laser, on voit un point de lumière sur l'objet qui est visé, mais rien entre le pointeur et cet objet.

Les lasers dans la science-fiction[modifier]

Dans La Guerre des étoiles, par exemple, on peut voir des pistolets laser et des sabres laser. C'est impossible dans la réalité : un pistolet lance un rayon court (on a l'impression d'un projectile), alors qu'un laser est continu ou lance une impulsion laser tellement brève que l'on n'a aucune chance de la voir. Pareil pour les sabres : si les lames étaient des lasers, elles n'auraient pas de fin ; un rayon laser ne s'arrête pas après une certaine distance s'il n'y a pas d'obstacle comme un objet au bout.

Les lasers sont-ils dangereux ?[modifier]

Les lasers peuvent-ils être utilisés à des fins militaires ?

Cela dépend desquels. Ceux qu'on peut voir tous les jours, non, pas vraiment. Il faut quand même faire attention à ne pas regarder directement le rayon, par exemple, avec les pointeurs laser. C'est comme pour le Soleil : on ne peut pas regarder le Soleil en face parce qu'on se brûlerait les yeux. Pour un laser : si on le regarde directement, il peut brûler gravement parce qu'il n'y a pas beaucoup d'énergie, mais qu'elle est très concentrée.

Ceux qu'on trouvent dans les laboratoires ou dans les usines peuvent être beaucoup plus puissants et donc plus dangereux, mais comme les seuls qui les utilisent sont prévenus et font attention, il n'y pas vraiment de risques. Quand on travaille avec un laser, généralement on porte des lunettes spéciales, faites pour ne bloquer que la couleur du laser.

Le savais-tu.png
Le savais-tu ?
On mesure la distance entre la Terre et la Lune avec un laser !
Laser lunaire

Lors des missions Apollo (XI, XIV et XV), les astronautes ont déposé des miroirs sur la Lune. Deux sondes automatiques soviétiques (Lunokhod 1 et 2), qui se sont posées sur la Lune, comportent également des miroirs. Avec un rayon laser envoyé depuis la Terre, on mesure la distance entre la Terre et la Lune en calculant le temps mis par le rayon pour aller sur la lune et revenir sur Terre.

En effet, la vitesse de la lumière est constante et connue et le laser a une épaisseur très fine qui s'élargit très peu. Grâce à cette méthode, on mesure que la Lune orbite autour de la Terre à une distance d'environ 384 400 km avec une précision inférieure au cm.

Cliquez sur l'image pour l'agrandir ! Vous verrez le faisceau laser qui fait la mesure !

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