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Série #ThanksPhysics : Les lasers sont partout

D’où viennent tous ces lasers? De la physique, bien entendu.

Goldfinger a essayé de tuer James Bond avec un laser. Star Wars est plein de lasers qui font « piou piou »! Les disques laser étaient à la mode dans les années 1980. Si vous avez grandi dans les années 1990, vous avez probablement failli aveugler un ami avec un pointeur laser acheté au magasin du coin.

Comment, en quelques décennies seulement, sommes-nous passés d’une absence totale de lasers à un monde où ils sont maintenant omniprésents?

Albert Einstein a établi les fondements du laser en 1917, dans un article intitulé On the Quantum Theory of Radiation (Sur la théorie quantique du rayonnement). Il n’imaginait probablement pas les possibilités technologiques qui allaient en découler; il cherchait simplement à comprendre la nature, et le rayonnement en faisait partie.

En 1960 — près de 40 ans après la publication de l’article d’Einstein —, Theodore H. Maiman mettait en marche le premier laser (tout juste) fonctionnel. Au cours des décennies suivantes, des scientifiques allaient créer des lasers à gaz, à solide, à fibre, à cristal photonique, à semiconducteur, à colorant et à électrons libres. Vous voulez savoir comment ils fonctionnent? Notre ami de MinutePhysics a la réponse :

Comment fonctionnent les lasers (en théorie)

À quoi donc servent les lasers? Aujourd’hui, on pourrait plutôt se demander à quoi ils ne servent pas…

Au moment de leur invention, on se moquait un peu en disant qu’ils constituaient « une solution à des problèmes inexistants ». Ils constituent maintenant une solution à un nombre sans cesse croissant de problèmes. En voici quelques exemples.

Lecteurs de codes à barres

On en voit partout. Vous faites des achats? Il y a un lecteur de codes à barres à la caisse. Vous vous enregistrez à l’aéroport? Il y a un lecteur de codes à barres. Vous commandez quelque chose chez Amazon? L’article est localisé dans un immense entrepôt à l’aide d’un lecteur de codes à barres. (Cliquez ici pour voir comment ce type de lecteur fonctionne.) La prochaine fois que vous vous plaindrez de l’attente aux caisses d’un supermarché, n’oubliez pas que ce serait beaucoup plus long s’il fallait taper le prix de chaque article sur une caisse enregistreuse.


Avez-vous trouvé tout ce que vous cherchiez aujourd’hui?

Communications par fibre optique

Vous aimez Internet? Vous pouvez remercier les lasers, qui accélèrent les communications. La technologie de la fibre optique — envoi d’information d’un endroit à un autre à l’aide d’impulsions lumineuses voyageant dans des fibres optiques — dépend de lasers. Sans laser, nous serions limités aux lents débits permis par les fils électriques. La technologie de la fibre optique est également utilisée pour la transmission de signaux de téléphone et de télévision.


Tellement utile pour Internet

Compréhension de l’univers

Vous vous souvenez de la détection d’ondes gravitationnelles par le LIGO — l’une des réalisations scientifiques les plus importantes de ce siècle? Cette détection a pu se faire en mesurant de minuscules différences entre les longueurs de parcours de deux rayons laser. Les lasers servent également à observer l’espace lointain (et bientôt, peut-être, à propulser des vaisseaux spatiaux miniatures), à faire des mesures microscopiques et à maîtriser le monde quantique.


Un faisceau LASER est divisé en deux. Les deux parties du faisceau sont réfléchies et recombinées. Les ondes s’annulent, car elles sont en « opposition de phase . Par contre, les ondes gravitationnelles déforment l’espace, modifiant ainsi la distance entre les miroirs. Lorsque les ondes des deux parties du faisceau laser sont recombinées, elles ne sont plus en « opposition de phase », de sorte qu’un signal peut être détecté.

Santé et esthétique

La chirurgie oculaire au laser est assez connue, mais on utilise aussi des lasers pour des interventions sans pertes sanguines, des soins dentaires, le traitement de calculs rénaux, l’épilation, le détatouage, le traitement de l’acné, et même des opérations au cerveau.

 
Voici comment les médecins enlèvent des tatouages. Comment fonctionne le détatouage au laser? Un faisceau de lumière de forte intensité décompose l’encre en des particules plus petites. Cela aide vos globules blancs à avaler les grains d’encre étrangers à votre organisme. Les globules blancs amènent ces grains jusqu’au foie, et vous finissez par éliminer l’encre avec les autres déchets de votre organisme. Un détatouage complet peut exiger de 8 à 10 séances, et le coût moyen d’une séance va de 100 $ à 500 $. Conclusion : choisissez avec soin votre encre de tatouage!

Certaines scènes parmi les plus célèbres de l’histoire du cinéma

Sans être nécessairement en vedette, les lasers sont omniprésents au cinéma. Qu’il s’agisse de science-fiction ou de comédie, les lasers manipulés par Hollywood ont sauvé le monde, détruit le monde, ou fait tout ce que l’on peut imaginer entre les deux.

Encore bien d’autres lasers

Les lasers peuvent couper, percer, mesurer, pointer, produire des contraventions pour excès de vitesse, étourdir les spectateurs lors d’un concert du groupe Pink Floyd, créer des œuvres d’art telles que des gravures en 3D dans des cristaux, produire des hologrammes, éloigner les oiseaux des pistes dans les aéroports, éliminer des adversaires dans des jeux de poursuite — sans compter d’autres applications créées pratiquement chaque jour.

La prochaine fois que vous verrez un laser, dites « Merci la physique » et saluez une photo d’Einstein. Vous aurez l’air bizarre, mais vous saurez que c’est la chose à faire.

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