PHYSIQUE Cours - Classe de terminale S

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Lois - Terminale S
Chapitre 9: Les transferts quantiques d'énergie

Le laser

Que signifie " Laser "
 Le mot laser est l'acronyme ( mot formé à partir des premières lettres d'une série de mots ) de " Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation " ce qui dans la langue de Molière signifie " Amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement".

Le principe du laser
Le laser repose, comme son nom l'indique, sur l'émission stimulée de lumière. Cette dernière nécessite que les constituants du milieu laser (  en général un gaz ou un solide ) soient maintenus dans un état d'énergie excité. Cependant les atomes ont naturellement tendance à retrouver leur niveau d'énergie le plus bas ( et aussi le plus stable ) par le biais d'une émission spontanée. Il faut donc effectuer une " inversion de population " de manière à ce que la majorités des atomes du milieu laser restent excités: cette opération appelée " pompage optique " est effectuée en soumettant le milieu laser à des flashs lumineux qui apportent aux atomes l'énergie necessaire pour retrouver leur état excité aprés une émission ( spontanée ou stimulée).
Par ailleurs le milieu laser est situé dans une cavité qui permet d'amplifier la lumière et de lui donner sa directivité. Cette cavité est limitée par un miroir très partiellement transparent: il ne laisse s'échapper qu'une partie de la lumière laser produite et uniquement celle qui se propage dans une direction perpendiculaire au miroir tandis que l'autre partie se réflèchit et permet d'entretenir l'émission stimulée.

Les caractéristiques de la lumière laser
C'est une lumière monochromatique: elle est constituée de rayonnements ayant tous la même longueur d'onde ( qui dépend du milieu laser utilisé et des caractéristiques du pompage optique )
C'est une lumière directive: le faisceau obtenu possède un angle d'ouverture très faible et se propage dans un seule direction.
C'est une lumière cohérente: le faisceau est constitué de photons dont les caractéristiques sont les mêmes et en particulier  les ondes lumineuses qui leurs sont associées sont en phases.
La lumière  laser peut propager une importante puissance.
Ces caractéristiques opposent la lumière laser à celles des sources lumineuses classiques reposant sur des émissions spontanées qui se font dans toutes les directions, à des phases différentes et avec une puissance nettement inférieure.

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