Le laser

Sommaire

I – La lumière LASER                                                                                                       page 3

1. Origine et histoire des lasers                                                                   page 3
2. Principe de fonctionnement                                                                    page 4
3. Effets de la lumière Laser                                                                         page 6

II – Utilisation des Laser sur le corps humain                         page 8

1. Description de l’œil et de la cornée                                                     page 8
2. L’opération « LASIK »                                                                              page 10
3. L’épilation LASER                                                                                      page 11

I-La lumière LASER

A – Origine et histoire des lasers

La lumière peut se caractériser par une onde électromagnétique mais certaines de ses caractéristiques montrent qu’elle se comporte comme un ensemble de particules. L’énergie de la lumière est divisée en paquets appelés quanta. Ces quanta sont associés à des particules appelés photons.

Le mot « laser » est l'acronyme de l'anglais Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (« amplification de la lumière par émission stimulée de radiations »).                        La lumière laser est monochromatique c'est-à-dire qu’elle ne possède qu’une seule longueur d’onde, c’est donc une lumière qui n’est constituée que d’une seule couleur. De plus, c’est une lumière très directionnelle et concentrée, elle est donc très puissante par rapport à d’autres lumières. 

Le principe de l’émission stimulée  est décrit en 1917 par Albert Einstein.  Il découvre que la lumière se comporte comme des particules : les  photons qui possèdent une masse et une charge nulles, et qui se déplacent à la vitesse de la lumière :  3.00 x 108  m.s-1.                                                                                                                                                          Mais ils possèdent une énergie qui dépend de la fréquence de la lumière :  ΔE = h x ν                  Où ΔE est l’énergie en joules (J), h est la constante de Plank   h = 6,63 x 10-34 (J.s), et  ν est la fréquence de la lumière en hertz (Hz).  ν  peut aussi se caractériser par ν = 1/T et T = λ/c donc     ν = c/ λ d’où la relation suivante : ΔE = h x  c      
                                                                                           λ  

  En 1950, Alfred Kastler  propose un procédé de pompage optique, deux ans plus tard il le valide expérimentalement  avec deux autres scientifiques, Brossel et Winter mais ce n'est qu'en 1953 que le premier maser (ancêtre du laser) est conçu.                                                    En 1960, le physicien américain Théodore Maiman obtient pour la première fois une émission laser grâce à un cristal de rubis. 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.                          

Les lasers trouvent très tôt des usages industriels tels que le perçage de différents matériaux grâce à leur efficacité notamment du diamant lors de sa première utilisation en 1965. Cette utilisation est intéressante car elle permet de réduire grandement le temps de manipulation passant de 24 heures à quelques minutes.

Bien que les procédés soient démontrés, il faut attendre la création de machines adaptées pour qu’ils soient globalement utilisés en milieu industriel. Les premières plates-formes industrielles sont mise en place en France dès les années 1980. Dès lors le laser est utilisé comme outil de production industrielle dans le micro-usinage. Ses principaux avantages sont un usinage à grande vitesse de l'ordre de 10 m/min, sans contact, sans usure d'outil

B - Principe de fonctionnement :

La lumière Laser  réside sur le principe de l’émission stimulée de photons. Chaque atome existe seulement dans des niveaux d’énergie quantifiés. On appelle état fondamentale l’état dans lequel un atome est le plus stable. Les autres niveaux sont appelés états excités et ils sont propres à chaque atome.

[pic 1][pic 2]

Si un atome absorbe un photon d'énergie  alors il passe dans un état excité.                                                   Si l'atome est dans un état excité il peut spontanément émettre un photon.    

                                 Scan leçon

 Cette transition que ce soit une absorption ou une émission se caractérise par l’émission d’un photon qui possède une énergie bien précise :

ΔE = En – E1 en électronvolt ( eV)

Et 1eV =  1.60 x 10-19 J

ΔE = h x  c      
                λ                                                                                                                                                    donc la transition résulte de l’absorption ou de  l’émission  d’un photon d’une                                                                                                            longueur d’onde λ très précise.
                 

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