Laser et absence de dispersion

[choom]

Bonsoir.
Je n'arrive pas à comprendre ce qui, dans un laser, facilite la non dispersion de son rayon dans le vide par rapport à une source lumineuse blanche et donc composite classique.
Bien entendu j'élimine les condititons parasites à la nature intrinsèque du rayon, comme l'aspect plus ou moins dispersif du milieu traversé, ainsi que la qualité plus ou moins précise des réflecteurs paraboliques.

En quoi le fait que les photons aient tous même longueur d'onde et soient tous dans la même phase peut-il favoriser une moindre dispersion ( sous-entendu "dans le vide" ) ?

Et si ce n'est pas le cas, quelle autre différence entre un laser et un "très très bon" projecteur de type "poursuite" de scène explique qu'avec l'un on peut pointer une balle de ping pong à 10 km et avec l'autre seulement la tête d'un comédien depuis le fond de la salle ? ( mis à part qu'ici ce n'est plus dans le vide et que sans doute l'air et ses poussières vont faire plus facilement diffracter un rayon composite car justement les différentes fréquences vont y réagir différemment: sans doute mauvais exemple.. ) ?

Merci aux spécialistes d'y aller doucement avec les formules, car je soupçonne de l'électromagnétique quantique là-dessous : j'adore mais n'ai qu'un bac+1 en physique, et il date de 40 ans...

Choom.
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[Bip]

Là il ne faut pas raisonner sur des photons mais sur des ondes. Un laser est principalement un interféromètre de Fabry-Pérot rempli d'un milieu amplificateur.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Interf...de_Fabry-Perot

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Il faut distinguer
- la dispersion (qui est due à la variation de l’indice de réfraction suivant la longueur d'onde).
- La diffusion par des particules de poussière.
- L’élargissement du faisceau à cause du diamètre fini du faisceau et de la source.
Les deux premières ne se produisent que dans des milieux matériels (comme l’air) et non dans le vide absolu.

Pour comprendre la troisième il ne faut pas utiliser le modèle de photons mais celui classique des ondes électromagnétiques, comme l’a dit Bip.
L’élargissement du faisceau du à la diffraction est calculable (même si parfois on tombe sur des intégrales non solubles analytiquement). Regardez, pour commencer, diffraction par une fente.
Puis, diffraction par une source circulaire.
Pour avoir un angle de diffraction petit il faut une source de diamètre le plus grand possible.
Par exemple, la source elle même, dans une diode laser est de l’ordre de 2 ou 3 microns de côté. Avec cela, la lumière qui sort de cette source (laser, je rappelle) à un angle d’ouverture de l’ordre de 40°. À l’œil nu on ne voit même pas la différence avec une LED ordinaire. Pour rendre ce faisceau « parallèle » dans un pointeur laser on utilise une lentille que produit un faisceau « parallèle » d’environ 0,5 mm de diamètre. Ce faisceau s’élargit « raisonnablement » à environ 1 cm à une distance de 10 m.
Pour envoyer un faisceau sur la lune, on élargit le faisceau à 2 m de diamètre, ce qui produit une « tache » lumineuse de quelques km sur la Lune.

Une autre différence avec un faisceau produit par une autre source classique (arc, filament) est que l’ouverture minimale du faisceau (sans tenir compte de la diffraction) est donnée par le rapport entre la taille de la source et la distance focale de l’optique utilisée pour rendre la lumière sortante « parallèle ».
Si on veut que le projecteur produise une tache petite, il faut que la source elle-même soit petite. On peut utiliser un diaphragme (pour que la lentille ne voit qu’une partie de la source) mais ceci limite la puissance sortante. Si non, la solution classique est d’utiliser un arc électrique (avec des charbons ou, comme actuellement, avec des lampes à arc (que l’on utilise maintenant dans certaines voitures)). Il faut avoir le plus grand rapport entre la puissance lumineuse émise et la surface émettrice.
Le plus grand rapport est obtenu avec des sources laser.
Au revoir.

[choom]

Merci, Lfpr. C'est la derniére phrase qui m'a le plus convaincu. Et je suis rassuré d'avoir bien pressenti que ni la fréquence unique ni l'unicité de phase ne contribuent à ce parallelisme, en tous cas pas dans le vide.
Ma question est répondue.

[A voir en vidéo sur Futura]