Les lasers

[Dr. Robotnik]

Bonjour,

J'aimerais savoir quel est la porté d'un lazer jusque ou la lumière va t'elle sarrêter.

2
est t'il possible de voir le fils du lazer en plein jour ???
3
peut ton réussir a briser du béton avec un lazer ?

merci.
-----

[invite09c180f9]

est t'il possible de voir le fils du lazer en plein jour ???

Salut,
biensûr, on te montre ça au collège ou au lycée, tu mets de la poussière (par exemple poussière de craie contenue sur les effaceurs de tableau noir) le long de la trajectoire de ton faisceau, et tu le verras apparaître le temps que les particules restent un minimum en suspend....!!

peut ton réussir a briser du béton avec un lazer ?

merci.

Biensûr, les lasers peuvent-être très énergétiques !!
Les lasers sont des oscillateurs électromagnétiques qui délivrent des ondes monochromatiques polarisées (polarisée rectilignement par exemple pour l'onde électromagnétique émise par le laser He-Ne (Hélium-Néon) !!
Leur utilisation nécessite d'ailleurs plusieurs précaussions préalables, car même pour des lasers de faibles puissances (comme quelques milliwatts), ils constituent des sources lumineuses très intenses car la divergence des faisceaux est très faible et l'éclairement (flux lumineux émis par unité de surface) est de ce fait très élevé. Pour te donner une petite idée des choses, sâches qu'un laser de puissance 1 mW fournit une densité de puissance par unité de surface 10 fois supérieure à celle fournie par le soleil...!!!!

[Dr. Robotnik]

SAlut,

J'aurais aussi une autre question,
si un laser asser puissan pour couper du béton est interompu par un miroir, le miroir vas t-il se brisé ou la trajectoire du lazer vas changer tout en gardans sa force de départ ?

[invitec3f4db3a]

Si on imagine un mirroire parfait , alors le laser va etre reflechis . Maintenant , je suppose que le mirroire ne tiendera pas le coup si il est un peu sale .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5a5fa251]

Pour la question de la portée du laser; les photons ne sont stoppés que par la présence de matière par interagissant avec elle. Si tu veux parler de la cohérence du faisceau; actuellement la meilleure cohérence est supérieure à deux fois la distance terre-lune (que l'on a précisement mesuré avec un faisceau laser se réfléchissant sur un miroir posé sur la lune).

[invitea3fc981a]

Pour la question du miroir, il faut que le matériau constituant ce miroir supporte la pression de radiation du faisceau, sinon il va fondre (qu'il ait un coef de réflexion "parfait" égal à 1 ou non).

[invitec3f4db3a]

Je suis pas spécialiste donc je m'informe , d'ou vient la pression de radiation ?

[invite11f2a3ff]

Bonjour je suis pas spécialiste non plus.
Qu'est ce que c'est déjà la décohérence ?

@+

[invitec3f4db3a]

La décohérence est un phénoméne quantique qui permet a un systéme de passé d'une superposition d'etat a un état unique ( j'espére l'avoir formulé correctement ) . L'acte de mesurer un systéme le change , et determine l'etat du systéme .

[Chip]

actuellement la meilleure cohérence est supérieure à deux fois la distance terre-lune (que l'on a précisement mesuré avec un faisceau laser se réfléchissant sur un miroir posé sur la lune).

Non, les expériences utilisant les rétroréflecteurs qui sont sur la lune sont faites avec des lasers pulsés, qui ont au contraire une très faible longueur de cohérence...

Pour la question du miroir, il faut que le matériau constituant ce miroir supporte la pression de radiation du faisceau, sinon il va fondre (qu'il ait un coef de réflexion "parfait" égal à 1 ou non).

Si le miroir a un très bon coefficient de réflexion il absorbe très peu d'énergie, ne s'échauffe quasiment pas, et ne fond pas...

[invitea3fc981a]

Si le miroir a un très bon coefficient de réflexion il absorbe très peu d'énergie, ne s'échauffe quasiment pas, et ne fond pas...

Oui mais ce cas d'école idéal n'existe pas dans la nature, puisqu'un laser est généralement constitué de plusieurs fréquences, et qu'aucun miroir ne présente un coefficient de réflexion égal à 1 pour plusieurs longueurs d'onde. Le miroir va donc forcément chauffer, voire fondre si la puissance est trop forte.

[monnoliv]

J'ai en tête que le max de cohérence (temporelle) qu'on peut obtenir actuellement est de l'ordre de quelques dixaines de mètres. Quelqu'un confirme/infirme ?
A+

[curieuxdenature]

Bonjour,

pour répondre à la question de la pression de radiation, c'est relatif à une quantité de mouvement subit par un corps sous l'action d'un faisceau lumineux. Avec un miroir, la pression est doublée.
On a M*v = E / c; E étant l'energie du faisceau.
C'est comme dans une fusée à réaction, le produit masse par vitesse d'ejection est égal au produit masse de la fusée par sa vitesse.

La vitesse de la lumière, c, étant très grande, on imagine sans peine que l'accélération du corps éclairé est très faible. L'avantage d'une fusée utilisant ce phénomène est que si on a le temps, la vitesse finale devient terriblement grande...

[Tropique]

J'ai en tête que le max de cohérence (temporelle) qu'on peut obtenir actuellement est de l'ordre de quelques dixaines de mètres

Avec des lasers ultra-purs ayant une largeur de raie de l'ordre du KHz, on dépasse actuellement 200km (dans l'air).

Oui mais ce cas d'école idéal n'existe pas dans la nature, puisqu'un laser est généralement constitué de plusieurs fréquences

Même un Fabry-Pérot peut être considéré comme monochromatique: les propriétés de la couche réflectrice ne vont pas changer dramatiquement sur quelques nm.

Pour la question du miroir, il faut que le matériau constituant ce miroir supporte la pression de radiation du faisceau, sinon il va fondre (qu'il ait un coef de réflexion "parfait" égal à 1 ou non).

Non,
ce n'est pas dissipatif, le seul risque est qu'il se brise par impact si le le laser est impulsionnel (et très, très puissant).
A+

[Chip]

Pour la question du miroir, il faut que le matériau constituant ce miroir supporte la pression de radiation du faisceau, sinon il va fondre (qu'il ait un coef de réflexion "parfait" égal à 1 ou non).

Si le miroir a un très bon coefficient de réflexion il absorbe très peu d'énergie, ne s'échauffe quasiment pas, et ne fond pas...

Oui mais ce cas d'école idéal n'existe pas dans la nature, puisqu'un laser est généralement constitué de plusieurs fréquences, et qu'aucun miroir ne présente un coefficient de réflexion égal à 1 pour plusieurs longueurs d'onde. Le miroir va donc forcément chauffer, voire fondre si la puissance est trop forte.

Je ne voulais pas rentrer dans le détail mais répondre à ton méssage dans lequel tu laissais entendre que la pression de radiation pouvait faire fondre le miroir, ce qui n'est pas le cas : c'est l'absorption d'énergie qui peut éventuellement conduire à la fusion du miroir.

En réalité la question ne se pose pas vraiment en ces termes car le risque est moins un risque de fusion qu'un risque d'éclatement sous la contrainte thermique après la réflexion de l'impulsion lumineuse, par exemple si le miroir n'est pas parfaitement propre (poussière à la surface...) ou le faisceau trop focalisé Dans tous les cas il faut que le miroir soit adapté à la longueur d'onde et à l'énergie des pulses; à ma connaissance avec des lasers pulsés très énergétiques on évite d'utiliser des miroirs métalliques.

[Chip]

Avec des lasers ultra-purs ayant une largeur de raie de l'ordre du KHz, on dépasse actuellement 200km (dans l'air).

Il existe même des lasers dont la largeur de raie est de l'ordre du hertz!

[monnoliv]

Pour moi, parler de largeur de raie n'est pas pertinent parce que de

1. Selon la fréquence d'émission cela conduit à des distances de cohérence différentes (imaginons un son de 300Hz et un autre de 20kHz, tous deux avec une largeur de raie de 10Hz, les distances de cohérence seront différentes), et de

2. La largeur spectrale n'est qu'une mesure de la décorélation temporelle du faisceau, qui elle est mesurable.

Tout ceci pour dire que je trouve plus utile de parler de distance de cohérence plutôt que de largeur spectrale.
Qu'en pensez vous ?

[Chip]

1. Selon la fréquence d'émission cela conduit à des distances de cohérence différentes (imaginons un son de 300Hz et un autre de 20kHz, tous deux avec une largeur de raie de 10Hz, les distances de cohérence seront différentes)

du fait que la vitesse de propagation dépend de la fréquence de la "porteuse"? C'est tout de même un détail sur lequel on peut passer en première approche.

2. La largeur spectrale n'est qu'une mesure de la décorélation temporelle du faisceau, qui elle est mesurable.

Tout ceci pour dire que je trouve plus utile de parler de distance de cohérence plutôt que de largeur spectrale.
Qu'en pensez vous ?

Je ne vois pas trop ce que tu reproches à la largeur spectrale. Une largeur de raie est tout aussi mesurable qu'une distance de cohérence, et souvent bien plus facilement! (imagine que tu aies à mesurer une longueur de cohérence de dizaines de km...)

[monnoliv]

Je ne vois pas trop ce que tu reproches à la largeur spectrale. Une largeur de raie est tout aussi mesurable qu'une distance de cohérence, et souvent bien plus facilement! (imagine que tu aies à mesurer une longueur de cohérence de dizaines de km...)

La largeur spectrale d'un signal peut-être due à plusieurs causes, dont la décorrélation de phase.
Il y a aussi la modulation qui élargit le spectre. Comment fais-tu la différence dans ce cas entre la décorélation de la phase et une éventuelle modulation, avec ton spectro ?

[Chip]

La largeur spectrale d'un signal peut-être due à plusieurs causes, dont la décorrélation de phase. Il y a aussi la modulation qui élargit le spectre. Comment fais-tu la différence dans ce cas entre la décorélation de la phase et une éventuelle modulation, avec ton spectro ?

On peut discuter de tout un tas de cas particuliers pour mettre en avant la pertinence de telle ou telle mesure... d'une façon générale si le processus qui détermine ta longueur de cohérence est de nature aléatoire (élargissement collisionnel, largeur de raie naturelle, fluctuations de la longueur d'une cavité laser, bruit sur le courant alimentant une diode laser, etc.) je ne pense pas que la longueur de cohérence te renseigne plus que le spectre d'émission. Dans le cas de sauts de phase aléatoires par exemple - puisque c'est comme cela qu'on peut modéliser de façon simplifiée bon nombre de processus faisant perdre la cohérence - je ne vois pas pourquoi il faudrait nécessairement préférer le concept de longueur de cohérence à celui de largeur de raie...

Tiens, pour prendre un cas particulier : un laser légèrement multimode longitudinal. Si tu mesures juste la longueur de cohérence* tu ne peux pas deviner la présence de "renaissances", ce que tu peux au contraire supputer en voyant le spectre d'émission.

*en supposant que tu la mesures selon : distance minimale à laquelle le contraste des franges d'interférence entre les champs à deux positions (longitudinales) du faisceau est nul

[monnoliv]

Dans le cas de sauts de phase aléatoires par exemple - puisque c'est comme cela qu'on peut modéliser de façon simplifiée bon nombre de processus faisant perdre la cohérence - je ne vois pas pourquoi il faudrait nécessairement préférer le concept de longueur de cohérence à celui de largeur de raie...

Bien justement, la longueur de cohérence est directement liée à la notion de sauts de phase puisqu'on reste dans le domaine temporel. D'autre part il me semble qu'une mesure de distance (dans la mesure ou c'est faisable, comme tu l'écris) est plus directe qu'une mesure de couleur. Bon, maintenant je ne connais pas la précision des spectro de compétition, tu arrives à la résolution du Hz (après conversion) ?

La mesure de la longueur est directement liée à la "modélisation". A ma connaissance, on n'a pas modélisé (défini) les sauts aléatoires de phase par une largeur spectrale, bien que les deux soient intimement liés, bien entendu.

A+

[Chip]

Bien justement, la longueur de cohérence est directement liée à la notion de sauts de phase puisqu'on reste dans le domaine temporel. D'autre part il me semble qu'une mesure de distance (dans la mesure ou c'est faisable, comme tu l'écris) est plus directe qu'une mesure de couleur.

On ne va pas s'éterniser sur ce "débat"... dans la plupart des cas ces deux notions simples (longueur de cohérence et largeur de raie) sont équivalentes. Si tu te sers de ton laser pour exciter des atomes, tu vas plutôt voir les choses sous l'aspect fréquenciel. Si tu construits un gyrolaser fibré tu vas plutôt t'intéresser à la longueur de cohérence (il faut qu'elle soit faible dans ce cas assez particulier). Dès qu'un laser est un peu stable on fait des mesures en fréquence (par conséquent les gens qui font de la recherche dans ce domaine font des mesures en fréquence, par exemple du type variance d'Allan qui caractérise plus complètement la stabilité d'un oscillateur que les notions du dessus).

[invite588fad4e]

J'ai une question (stupide, sommes toutes) car je ne sais pas ou ne me rapelle plus comment le laser mets les photons dans le même états quantique... dsl pour la question, je me déteste moi même de l'avoir posé...

[deep_turtle]

C'est le phénomène d'émission induite qui fait ça. Quand un atome dans un état excité reçoit de la lumière ayant pile la bonne fréquence, il peut se désexciter en émettant de la lumière ayant la même fréquence, phase, polarisation, direction, que la lumière incidente. Ou dit autrement il peut émettre un photon identique à celui qu'il reçoit.

Pour qu'un laser marche, il faut qu'il y ait suffisamment d'atomes dans
l'état excité, sinon un photon a plus de chances d'être absorbé que d'être "dupliqué" de la sorte.

Il existe aussi un autre processus appelé "émission spontanée" par lequel l'atome se désexcite tout seul, ce qui entre en compétition avec le premier processus.

[invite588fad4e]

o ok, je me rapelle. merci

[Dr. Robotnik]

Moi ma question est peutètre un peut science-fiction mais on sais jamais, serais t-il possible de faire un genre de bouclier magniétique transparen anti lazer qui absorbe le shok du lazer ?

[invite311ce497]

Salut , je me demandais ce que ça pourrait faire comme réaction si l'on placait 2 lasers de même puissance l'un en face de l'autre , de façon que les rayons entrent en "collision" dans l'axe d'émission ? Y aurait-il des réactions particulières du fait que logiquement ( à moins que je me trompe) les photons entrent en collision ??

Hervé

[Floris]

Bonsoir, oui en effet, même ci un photon n'a pas de masse, il à tout de mêm une quantité de mouvement associé. Si l'énergie des photon est sufisament importante, tu peut voir aparaitre la création de paires électron/positron. Là encore, le principe de conservation d'énergie interviens, l'énergie de l'expérience doit étre supérieur ou égale à 2m c'est à dire l'énergie au repo des deux particule chargé. Mais pour les détails je laisse la parole aux maitres

Donc ma question est la suivante, l'énergie de mon système est t'il la somme des photons qui von se colisioner? je voudrais savoir comment sa se passe?

Pour info, les photon ne vons pas se colisioner au sens ou ils von s'aretter comme deux cailloux qui se foncent dessus, il vons disparaitre pour aparaitre en paire électro/positron.

[Floris]

Autre question pour précision:

La largeur spectrale d'un signal peut-être due à plusieurs causes, dont la décorrélation de phase.
Il y a aussi la modulation qui élargit le spectre. Comment fais-tu la différence dans ce cas entre la décorélation de la phase et une éventuelle modulation, avec ton spectro ?

1/Quand tu parle de corélation de phase, tu veux parler de la synchronisation des crètes d'ondes?
2/Quand tu parle de modulation, tu veux parler de modulation de quoi? D'intensité?

du fait que la vitesse de propagation dépend de la fréquence de la "porteuse"? C'est tout de même un détail sur lequel on peut passer en première approche.

Je ne vois pas trop ce que tu reproches à la largeur spectrale. Une largeur de raie est tout aussi mesurable qu'une distance de cohérence, et souvent bien plus facilement! (imagine que tu aies à mesurer une longueur de cohérence de dizaines de km...)

3/La tu parle de la vitesse de propagation de quoi? Que veux tu signifier par porteuse, je connais cette notion en radio comunication mais pas pour sa, tu veux dire quoi exactement?

4/Aussi, c'est quoi un Lazer pulsé?

Je ne voulais pas rentrer dans le détail mais répondre à ton méssage dans lequel tu laissais entendre que la pression de radiation pouvait faire fondre le miroir, ce qui n'est pas le cas : c'est l'absorption d'énergie qui peut éventuellement conduire à la fusion du miroir.

En réalité la question ne se pose pas vraiment en ces termes car le risque est moins un risque de fusion qu'un risque d'éclatement sous la contrainte thermique après la réflexion de l'impulsion lumineuse, par exemple si le miroir n'est pas parfaitement propre (poussière à la surface...) ou le faisceau trop focalisé Dans tous les cas il faut que le miroir soit adapté à la longueur d'onde et à l'énergie des pulses; à ma connaissance avec des lasers pulsés très énergétiques on évite d'utiliser des miroirs métalliques.

5/Pour moi quand tu parle de pulse, sa veux dire que l'on fais des paquet de photon et qu'on les envoi avec une certaine fréquence. Sa voudrais dire que l'énergie des pulses est la somme de l'énergie de chaque photon? Ci oui, esque c'est comme si on formais un condensat?

Avec des lasers ultra-purs ayant une largeur de raie de l'ordre du KHz, on dépasse actuellement 200km (dans l'air).

Même un Fabry-Pérot peut être considéré comme monochromatique: les propriétés de la couche réflectrice ne vont pas changer dramatiquement sur quelques nm.

Non,
ce n'est pas dissipatif, le seul risque est qu'il se brise par impact si le le laser est impulsionnel (et très, très puissant).
A+

6/ Quand tu parle d'impact, tu veux parler de brisure par genre de phénomène méquanique du à la quantité de mouvement du photon, une élévation de la température soudaine, ou pas vibration méquanique?

Désolé pour toutes ces question certainement ridicules, j'aispaire que vous en avez pas trop mar de moi.
Bien amicalement as toi.

Flo

[invite311ce497]

Bonjour , est-ce que le principe d'apparition de paire électron/positron avec le croisement des faisceaux laser que j'ai proposé plus haut , serait présent aussi ou que se passerait-il (s'il devait se passer quelque chose )si dans un tube à vide , on amorçait un arc électrique , et que dans cet arc , on fesait passer un laser ??

Merci d'avance
Hervé