« Photographie/Rayonnements électromagnétiques/Lasers » : différence entre les versions

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=== Structure spatiale du faisceau ===
 
Le faisceau a la forme d'un cône très peu ouvert, dont la divergence εε (1/2 angle au sommet) est donnée en fonction du diamètre de sortie D et de la longueur d'onde λλ par la formule :
 
<math>\epsilon = \frac{\lambda}{D}</math> ( en radians )
 
Si par exemple &lambda;λ = 0,5 &mu;mμm et D = 4 mm on trouve &epsilon;ε = 0,125 10<sup>-3</sup>.
 
Ainsi, à 1 km du laser, le diamètre du faisceau n'atteint que 2 x 0,125 x 10<sup>-3</sup> = 0,25 m.
 
À l'aide d'un système optique approprié, on peut encore focaliser le faisceau jusqu'à ce que sa section ait une aire voisine de &lambda;λ<sup>2</sup>. En conser­vant les valeurs précédentes et en supposant que le laser émette des impulsions d'énergie W = 10 J, de longueur d'onde 0,5 &mu;mμm et de durée t = 10<sup>-9</sup> s, on trouve :
 
 
* longueur du train d'ondes : L = c.t = 0,3 m (on peut atteindre le mm)
 
* éclairement énergétique de la tache focale d'aire &lambda;λ<sup>2</sup> :
 
<math>\frac{P}{\lambda^2} = \frac{10^{10}}{(0,5 \times 10^{-6})^2} = \frac{10^{10}}{0,25 \times 10^{-12}}= 4 \times 10^{22} \, W/m^2</math>
Les fréquences émises sont comprises dans une bande très étroite qui rend le rayonnement pratiquement monochromatique (sauf pour les lasers à semi-conducteurs). La stabilité de fré­quence dépend des dimensions de la cavité résonante et devient mauvaise sous l'influence de facteurs tels que les vibrations ou les dilatations. La lumière est dite '''cohérente''' car, con­tralrement a ce qui se passe pour une source ordinaire où les photons sont émis à des ins­tants quelconques, ici les photons sont émis en phase. On pourrait représenter l'impulsion du laser pris en exemple comme formée de :
 
<math>\frac{L}{\lambda}= \frac{300}{0,5 \times 10^{-3}}= 600.000</math> « paquets » de photons distants de la longueur d'onde &lambda;λ.
 
=== Longueurs d'onde ===
On couvre actuellement un domaine allant de 337 &mu;mμm (HCN gaz) à 0,1161 &mu;mμm (H<sub>2</sub>), donc du lointain infrarouge à l'ultraviolet (valeurs à actualiser éventuellement). Notons quelques valeurs :
 
{| cellpadding="3"
|-
|H<sub>2</sub>0 (vapeur)
|118 &mu;mμm et 28 &mu;mμm (IR)
|-
|C0<sub>2</sub> (gaz)
|10,6 &mu;mμm (IR) - rendement jusqu'à 25 %
|-
|CO (gaz)
|5,4 &mu;mμm (IR)
|-
|He-Ne (gaz)
|3,39 &mu;mμm et 1,15 &mu;mμm (IR), 0,6328 &mu;mμm (rouge)
|-
|verre au néodyme
|1,06 &mu;mμm (IR)
|-
|rubis (solide)
|0,6943 &mu;mμm (rouge)
|-
|Kr<sup>+</sup> (gaz)
|0,5682 &mu;mμm (jaune)
|-
|He-Cd<sup>+</sup> (gaz)
|0,4416 &mu;mμm (bleu) et 0,3250 &mu;mμm (UV)
|-
|N<sub>2</sub> (gaz)
|0,335 &mu;mμm (UV)
|-
|}
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