en médecine:

le laser a connu l'essentiel de sa célébrité dans le grand public gràce à ses applications médicales. Le faisceau laser peut se transformer en bistouri parfaitement stérile, découpant le tissu biologique en le brûlant.

Plus récemment un nouveau champ de recherche s'est découvert gràce à la puissance que peuvent fournir les lasers à des longueurs d'onde bien déterminées ; on exploite les phénomènes thermiques ou photochimiques au cours desquels certaines molécules biologiques absorbent de la lumière de longueur d'onde adaptée, ce qui provoque des modifications dans ces molécules.

Le laser à CO₂ qui émet à une longueur d'onde de 10,6 mm est un des lasers les plus efficaces en chirurgie car il y a bonne absorption par les tissus biologiques.

On peut aussi citer les lasers à excimères utilisés en ophtalmologie pour des opérations de la cornée : ils permettent de retirer des couches de cellules presque une à une gràce à l'absorption des photons assez énergétiques pour casser les liaisons intramoléculaires ; pour ce faire ils emettent à des longueurs d'onde de 200nm à 300 nm.

Données : constante de Planck : h = 6,62 10^-34 Js ; c= 3 10⁸ m/s ; e= 1,6 10^-19 C

1. Rappeler 2 propriétés physiques spécifiques du laser et les mettre en évidence à partir d'un extrait du texte.
2. Préciser pour le laser à excimères, le domaine dans lequel se situe le rayonnement émis.

au lycée :

On dispose d'un laser hélium néon de longueur d'onde l =632,8 nm et de puissance P=2 mW.

1. On interpose entre le laser et l'écran une fente verticale de largeur a. Sur l'écran on observe dans la direction perpendiculaire à la fente, une tache lumineuse centrale de largeur d nettement supérieure à la largeur a ainsi qu'une série de taches lumineuses plus petites de part et d'autre de la tache centrale. Nommer le phénomène observé.
2. On réalise l'expérience :
   premiérement avec une fente de largeur a' = 0,04 mm et on mesure pour la tache centrale d' = 5 cm.
   deuxièmement avec une fente de largeur a" = 0,1 mm, on mesure une tache centrale de lageur d" = 2 cm.
   Montrer que ce résultat est en accord avec d= 2lD/a. ( D=1,6 m distance fente -écran)
3. On remplace la fente par un cheveu, d'épaisseur a, fixé verticalement sur un support. On garde la distance D. On observe sur l'écran une figure analogue à celle décrite précédemment. On mesure la largeur de la tache centrale d= 2,6 cm. Calculer le diamètre du cheveu.

dans l'industrie :

Le laser peut être utilisé pour la soudure ou pour la découpe d'un matériau car l'énergie absorbée par le matériau soumis au faisceau laser est capable d'élever de façon notable la température superficielle du matériau. Par exemple l'énergie d'un laser au rubis concentrée sur une surface circulaire de diamètre0,1 mm représente une puissance par unité de surface d'environ 12 MW cm^-2 si 'impulsion dure 1ms. Ceci permet d'envisager la fusion ou la volatilisation du matériau.

On se propose d'illustrer par un exemple la fusion d'un matériau. On considère une plaque d'aluminium d'épaisseur 0,5 cm; une petite portion A de cette plaque de section 0,1 cm² est soumise au faisceau laser.

1. Calculer l'énergie qui arrive sur la portion A pendant une impulsion.
2. L'énergie minimale nécessaire à la fusion d'une masse m d'aluminium initialement à la température q est donnée par l'expression mC_m(q_f-q) +mL_f. avec C_m= 900 J kg^-1 K^-1 ; L_f = 3,9 10⁵ J kg^-1 ;q_f= 933K ; r = 2700 kg m^-3 . Calculer cette énergie pour la portion A initialement à la température de 293K
3. Comparer les résultats des questions 1 et 2 et conclure.