Généré en français avec l'IA à partir de notre quiz anglais ; les sources renvoient vers Wikipédia en français.
Né en 1960 dans le sillage du maser, le laser est passé en quelques décennies du laboratoire à l'usine, au salon et à l'hôpital. Ce quiz parcourt son histoire, son principe physique, ses grandes familles (à gaz, à solide, à fibre, à semi-conducteur) et les règles de sécurité qui encadrent son usage. Il se termine du côté de la fusion nucléaire, avec le gigantesque laser de recherche du National Ignition Facility.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Quelle partie de l'œil un laser puissant peut-il brûler de façon irréparable ?
Rétine
Le risque dépend de la puissance et de la longueur d'onde du faisceau. En Europe, la norme EN 60825-1 classe les appareils à laser selon leur degré de danger.
Q 02Quel physicien décrit dès 1917 le principe de l'émission stimulée ?
Albert Einstein
Dans ce processus, aussi appelé émission induite, une onde électromagnétique pousse un atome excité à émettre un photon qui vient s'ajouter au rayonnement, lequel se trouve ainsi amplifié.
Q 03Quelle couleur a le faisceau à 632,8 nm des lasers à gaz servant à l'alignement sur chantier ?
Rouge
Le faisceau de ces lasers à gaz est particulièrement étroit et leur fréquence d'émission très peu étendue ; on les retrouve aussi dans les laboratoires et les spectacles.
Q 04Que mesure le cinémomètre laser portable utilisé par la police sur la voie publique ?
Vitesse des véhicules
Les forces de l'ordre se servent aussi du laser en criminalistique, pour détecter les empreintes latentes.
Q 05Sous quel nom le laser a-t-il d'abord été désigné ?
Maser optique
Le mot « laser » est un acronyme anglais qui signifie amplification de la lumière par émission stimulée de radiation.
Q 06Dans quel domaine du spectre émet le laser CO2 utilisé pour la gravure et la découpe ?
Infrarouge
Sa longueur d'onde est de 10,6 µm. Ces lasers à gaz atteignent de très fortes puissances en impulsion et dominent le marquage laser dans le monde.
Q 07Quel physicien américain obtient en 1960 la toute première émission laser ?
Théodore Maiman
Il y parvient au moyen d'un cristal de rubis. Cinq ans plus tard, un laser à rubis sert à la toute première application industrielle.
Q 08Quels gaz composent le laser à gaz mis au point par Ali Javan ?
Hélium et néon
Ce laser voit le jour un an après le premier laser à cristal. Quelques années plus tard, Peter Sorokin construit le premier laser à liquide.
Q 09Comment nomme-t-on l'apport constant d'énergie extérieure aux atomes d'un laser ?
Pompage
L'énergie peut venir d'un générateur électrique ou d'un autre laser ; sans elle, les atomes retombés dans l'état fondamental ne pourraient plus amplifier la lumière.
Q 10Quel état, où les atomes excités sont les plus nombreux, permet d'amplifier la lumière ?
Inversion de population
Sans intervention extérieure, l'état d'énergie le plus bas reste toujours le plus peuplé : les photons sont alors davantage absorbés qu'émis et l'intensité du champ diminue.
Q 11En quelle année le laser devient-il un moyen de lecture avec les lecteurs de codes-barres ?
1974
Ces lecteurs émettent un rayonnement visible : le réflexe de clignement de la paupière suffit normalement à protéger l'œil.
Q 12Dans quel État américain est construit le laser de recherche National Ignition Facility ?
Californie
Installé au laboratoire national Lawrence Livermore, il sert à tester les armes nucléaires des États-Unis et à mener des expériences liées à l'énergie de fusion.
Q 13Quel disque optique est introduit en 1978, quatre ans avant le disque compact ?
Laserdisc
Les disques optiques ne deviennent d'usage courant qu'avec le disque compact : le laser permet alors de lire un grand volume de données.
Q 21Quel matériau perce-t-on en 1965 lors de la première application industrielle du laser ?
Diamant
Le trou, de 4,7 mm de diamètre et 2 mm de profondeur, est usiné en 15 minutes au laser à rubis, quand un procédé classique prenait 24 heures.
Q 22Au-delà de quelle classe la loi française interdit-elle les lasers hors usages autorisés ?
2
Les lasers de cette classe émettent dans le visible, entre 400 et 700 nm ; l'œil est normalement protégé par ses réflexes de défense, dont le clignement de la paupière.
Q 23Combien de faisceaux laser le National Ignition Facility focalise-t-il sur sa cible ?
192
Après un parcours d'environ 300 mètres, les faisceaux convergent au centre d'une chambre d'expériences, une sphère métallique de dix mètres de diamètre.
Q 14En quelle année Townes, Bassov et Prokhorov partagent-ils le prix Nobel de physique ?
1964
Le prix récompense leurs travaux fondamentaux en électronique quantique, qui mènent aux oscillateurs et amplificateurs exploitant le principe du maser-laser.
Q 15Quel est le milieu d'émission d'un laser à liquide, enfermé dans une fiole de verre ?
Colorant organique
La rhodamine 6G en est un exemple. Le choix du produit détermine la gamme de couleur du rayon, que des filtres optiques permettent ensuite de régler finement.
Q 16En quelle année la cible du laser NIF dégage-t-elle plus d'énergie qu'elle n'en reçoit ?
2022
La cible a reçu 2,05 MJ et en a dégagé 3,15 MJ en fusionnant, mais l'expérience a puisé à peu près 300 MJ sur le réseau électrique.
Q 17Comment qualifie-t-on les lasers dont le rayonnement naît d'une réaction souvent exothermique ?
Chimiques
La réaction émet directement un rayonnement électromagnétique ; le COIL et le laser Miracl appartiennent à cette catégorie.
Q 18En quelle année le physicien Alfred Kastler reçoit-il le prix Nobel de physique ?
1966
Dès 1950, il propose un procédé optique pour exciter les atomes, qu'il valide expérimentalement peu après avec Brossel et Winter.
Q 19Quel mélange sert de combustible de fusion dans la cible du National Ignition Facility ?
Deutérium et tritium
La capsule, recouverte de béryllium, est comprimée jusqu'à 900 kg/dm3, soit environ six fois la densité du centre du Soleil.
Q 20Combien d'atomes identiques compte la molécule excitée que désigne le terme « excimer » ?
Deux
Le mot vient de l'anglais excited dimer. Ces lasers à gaz, qui émettent dans l'ultraviolet, associent le plus souvent un gaz noble et un gaz halogène.
Q 24Quel cristal dopé au titane sert le plus à générer des impulsions laser femtosecondes ?
Saphir
Ce milieu amplificateur possède un large spectre d'émission centré à 800 nm et des bandes d'absorption centrées à 488 et 560 nm.
Q 25Quel type de confinement le National Ignition Facility emploie-t-il pour étudier la fusion ?
Inertiel
Les opposants au projet jugent la voie magnétique, celle d'ITER, plus prometteuse pour produire de l'énergie ; ses partisans soulignent qu'elle n'a pas encore donné de résultats concrets.
Q 26De quoi est faite la matrice YAG qui accueille le néodyme dans un laser Nd-YAG ?
Grenat d'aluminium et d'yttrium
Dans ce laser, le milieu amplificateur prend la forme d'un barreau ; dans un laser à fibre, c'est une fibre de silice dopée à l'ytterbium.
Q 27Quel ion est à l'origine de l'émission du laser à rubis, le plus ancien laser à cristal ?
Cr3+
Le cristal ou le verre n'est que la matrice : c'est l'ion dopant qui constitue le milieu laser et qui détermine pour l'essentiel la longueur d'onde émise.
Q 28Dans un laser à électrons libres, quel dispositif crée un champ magnétique périodique ?
Onduleur
Fait d'un assemblage d'aimants permanents, il est placé entre des miroirs : le rayonnement synchrotron des électrons accélérés y est amplifié et devient cohérent.
Q 29Quelle opération sur le semi-conducteur dispense souvent une diode laser de miroirs de cavité ?
Clivage
Le semi-conducteur a un fort indice optique : ses faces offrent alors un coefficient de réflexion suffisant pour déclencher l'effet laser.
Q 30À quelle longueur d'onde émet le cristal de YAG dopé au néodyme ?
1 064 nm
La matrice compte aussi : le verre dopé au néodyme émet à 1 053 nm. Ces lasers fonctionnent en continu ou par impulsions pouvant descendre à quelques femtosecondes.