Cours Stage - Modèle ondulatoire et particulaire de la lumière

Exercice - Le laser

L'énoncé

Le principe du laser repose sur la désexcitation atomique et donc l’émission de photon. Le principe de fonctionnement étant assez compliqué, on va se contenter de considérer le laser comme un canon à photon. Le but de cet exercice est de calculer la puissance surfacique du laser de couleur rouge ($\lambda=650 nm$) et sa dangerosité pour l’œil.

On rappelle que $h=6,63.10^{-34}J.s$ et $c=3.10^{8}m.s^{-1}$


Question 1

Quelle est l’énergie libérée par un photon du laser ?

$E=h.f=h.\dfrac{c}{lambda}=5,38.10^{-14}\,J$

Question 2

Le laser libère $3.10^{13}$ photons par secondes. Quelle est l’énergie des $3.10^{13}$ photons ?

Il suffit de multiplier l'énergie d'un photon par le nombre de photon.

On obtient $E=1,6\,J$

Question 3

On définit la puissance comme la quantité d’énergie libérée au cours du temps $P=\dfrac{E}{\Delta t}$. Quelle est la puissance du laser?

L'énergie sur une seconde est de 1,6 J. Ainsi, P=1,6 W.

Question 4

La puissance surfacique correspond à la puissance divisée par la surface. Sachant que le rayon du laser est de 1 mm, quelle est la puissance surfacique du laser ?

$P_s=\dfrac{P}{S}=\dfrac{P}{\pi\cdot r^2}=5,1.10^{5}\, W.m^{-2}$

Question 5

Le seuil de douleur de l’œil est de $7,2.10^{4}\, W.m^{-2}.$ Conclure.

Il ne faut surtout pas regarder un laser dans les yeux car cela risque de détruire la rétine !