Les lasers et leur fonctionnement . . . !

Le troisième millénaire est sans doute un passage à l’air de hautes technologies et parmi celles dont ont utilise presse avec vulgarité,… est le laser

En fait, un atome peut absorber un photon et devenir excité, puis réemettre ce photon en se désexcitant spontanément.

C'est l'émission spontanée. Mais ce n'est pas la seule possible.

Prenons un atome, excité. Il peut se désexciter en émettant un photon d'une certaine couleur. Mais avant qu'il ne se désexcite, un photon de cette couleur très exactement peut passer à proximité.

Le passage de ce photon entraîne alors la désexcitation de l'atome, et l'émission d'un photon exactement semblable à celui qui passait : même direction, même polarisation...

C'est ce qu'on appelle l'émission (de lumière) stimulée.

Un laser, c'est en fait tout simplement un échantillon de matériau phosphorescent (du rubis, pour les premiers lasers) placé entre deux miroirs. Hé oui, en fait, l'un des deux (la sortie du laser) est un miroir qui laisse passer une toute petite partie de la lumière, un pour cent, peut-être...

Si vous avez la chance d’avoir accès à un labo, prenons des atomes qui sont phosphorescents : Qu’est ce que cela veut dire ?
Cela signifie en fait que leur désexcitation se fait très lentement.

Alors grâce à par exemple un flash lumineux de grande intensité, on fait passer une grande partie de ces atomes dans l'état excité. Certains commencent à se désexciter en émettant de la lumière.

Si elle est dans une direction quelconque, cette lumière se perd. Par contre, si elle est émise de façon perpendiculaire aux miroirs, cela devient très intéressant...

Les photons émis dans cette direction sont renvoyés par le miroir, et en repassant dans le matériau, ils provoquent la désexcitation des atomes. ( On se souviendra des expos de fac quand le prof nous orientait pour l’obtention de la position perpendiculaire des miroirs )

Je continue !

En passant à travers le matériau, le faisceau se renforce, puisque sur son passage, plein d'atomes se désexcitent, et émettent des photons dans la même direction et de même couleur !

L'émission stimulée sert donc à amplifier le rayon lumineux, toujours en produisant des photons de même couleur et de même direction de propagation. La lumière fait donc des aller-retour entre les deux miroirs, en se renforçant à chaque fois qu'elle passe dans le matériau phosphorescent.

Bonne blague n’est-ce pas ! Et si on arrêtait les flashs ? Et bien, si on les arrêtaient, les atomes se désexciteraient finalement tous, et le laser s'arrêterait bien vite : s'il n'y a pas suffisamment d'atomes excités dans le matériau, le faisceau ne se renforce plus en y passant.

En fait, les flashs sont périodiques, ils rechargent les atomes, en les excitant. C'est ce qu'on appelle généralement le "pompage", selon les traductions des scientifiques, ou «  tirage » pour d’autres, bref……

Une petite partie de la lumière produite sort par le miroir qui n'est pas totalement réfléchissant. La lumière produite est "parfaite" : la couleur est celle qui correspond à la désexcitation des atomes, donc elle est très précise.

La direction de tous les photons est la même, ce qui fait qu'à la différence d'une lampe, un faisceau de laser ne diverge quasiment pas !

C'est d'ailleurs, c’est relativement simple, s’est pour cela qu'on ne le voit pas, en général, quand on le regarde de côté. A moins que par exemple de la poussière ne traverse le faisceau, auquel cas, elle diffuse la lumière, et on peut alors percevoir le faisceau.

Mais en temps normal, la lumière allant tout droit, rien ne parvient à nos yeux, et le faisceau est invisible...