Exercices corrigés pour la tleS – Principe du laser – Terminale
Exercice 01 : Photon et laser
Un laser à diode, utilisé en chirurgie, émet un rayonnement monochromatique de fréquence égale à 3,70 x 1014 Hz.
La puissance du faisceau émis est P = 10,0 W et la durée de tir est réglable de 1.00 x10-2 s à 100s.
Données : c = 3,00 x 108 m. s-1; h = 6,63 x 10-34 J. s ; 1 eV= 1,60 x 10-19 J.
Quelle est la longueur d’onde dans le vide de la radiation émise par le laser ? A quel domaine des ondes électromagnétiques appartient-elle ?
Quelle est l’énergie d’un photon de cette radiation ? Exprimer le résultat en joule et en eV.
Quelle est l’énergie fournie aux tissus lors d’un tir laser d’une durée égale à 1.00 s ?
Quel nombre de photons a transporté le faisceau laser pendant cette durée ?
Exercice 02 : Etude des caractéristiques de quelques lasers
Le premier laser fabriqué en 1960 est le laser à rubis. Chaque photon a une énergie et l’inversion de population est obtenue grâce à un flash. Les laser à dioxyde de carbone sont robustes et peuvent fournir une grande puissance. On considère un laser de puissance , chaque photon ayant une énergie . Un des lasers les plus courants est le laser He-Ne. On considère un laser de puissance émettant un faisceau cylindrique de section S = 5,00 mm2, chaque photon ayant une énergie .
Etude du pompage optique
Rappeler l’utilité du flash.
Calculer la longueur d’onde de la lumière émise par le laser à rubis.
Le flash du laser à rubis peut-il être constitué d’une source de lumière émettant dans le rouge, dont la longueur d’onde est supérieure à 70 nm ?
Etude de la composition photonique d’un faisceau laser
Les transitions dans le laser à dioxyde de carbone sont de type vibratoire. Proposer une explication de ce terme en rapport avec la molécule concernée.
Justifier que le laser à dioxyde de carbone émet dans l’infrarouge.
Calculer le nombre de photons émis par une impulsion durant 1,0 ms.
Quel peut-être l’effet d’une telle impulsion si elle est concentrée sur une cible en métal ? …
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Correction
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