Le fonctionnement du LASER

LASER
LA LECTURE OPTIQUE
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Pourquoi la PS3 est-elle meilleure que la PS2?
LASER
LE LASER: Le terme laser provient de l'acronyme anglais « light amplification by stimulated emission
of radiation » (en français : « amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement »).
Un laser est un amplificateur de lumière fonctionnant grâce à l'émission stimulée, phénomène décrit
pas Einstein en 1917. Il faudra attendre 1960 pour voir apparaître le premier Laser.
 L'image proposée ci-dessus vous parait-elle cohérente avec les notions que vous possédez sur
la lumière?
Le fonctionnement du LASER:
En plus d'un milieu amplificateur, un laser a besoin de plusieurs éléments essentiel qui permettent:
- d'entretenir les phénomènes d'excitation désexcitation responsable de l'émission stimulée
- et de "diriger" le faisceau laser dans une même direction.
 Quels sont ces éléments?
 Expliquer le fonctionnement du laser en une phrase.
[Aide]
[Vidéo]
COMPRENDRE la couleur des lasers
Dans un laser Neon-Helium comme celui proposé, les photons produits par le matériau ont toujours la
même longueur d'onde:
 Quelle est la longueur d'onde correspondante?
 Quelle est la couleur de la lumière émise par le laser de la PS3? Quelle est sa longueur d'onde
approximativement?
LA LECTURE OPTIQUE
Un phénomène fondamental pour la lecture optique: les interférences.
Le caractère ondulatoire de la lumière s'apparente aux ondes que l'on
peut voir apparaître à la surface de l'eau. La lumière se propage comme
une vague dans l'espace. Ce caractère ondulatoire est responsable des
interférences.
- EXPERIENCE: Observer le phénomène d'interférences
À l'aide du matériel proposé, tentez d'obtenir une figure
d'interférences suivant le montage suivant:
 Repérer les zones appelées "interférences destructives".
Qu'observe-t-on pour la lumière dans ces zones?
 Quelles sont les conditions pour avoir :
- une zone d'interférences constructives éclairée?
- une zone d'interférences destructives noire?
 En exploitant la "maquette" (voir ci-contre), expliquer
l'absence de lumière dans les zones d'interférences
destructives.
- OBSERVATIONS (facultatif pour la suite):
le phénomène d'interférence se retrouve aussi dans la nature avec les couleurs interférentielles.
On peut en voir un exemple dans la simulation présentée ci-dessous (choisir les lumière
interférentielles et se placer en lumière blanche) ou en regardant les illustrations proposées.
[SIMULATION]
[ILLUSTRATIONS]
La lecture optique
Comment un laser peut-il lire "un disque optique (DVD, CD ou bluray?)
Vu au plus prêt, un disque optique est une succession de pistes présentant des creux et des
bosses.
 Quel est le rôle de la couche d'aluminium?
 Où retrouve-t-on le phénomène d'interférences destructive dans la lecture du
disque? (voir aide)
 Quel doit être la profondeur des creux par rapport aux bosses? L'exprimer
en fonction de la longueur du laser utilisé? (voir aide)
 Montrer que lire un disque optique revient à lire une succession de 1 et de 0?
Représentation schématique des "bits" à la surface d’un média optique.
La lecture d'un DVD, bluray ou CD revient au principe que la lecture d'un code barre.
Le code barre et le binaire:
Maintenant que l’on sait émettre une lumière cohérente grâce au
laser, il faut parvenir à lire les 0 et les 1 gravés sur un disque.
EXÉRIENCE: Pour simplifier le problème, on vous propose de lire le code barre à l'aide d'un
montage électrique simple que vous devez réaliser.
générateur
6V
Laser
résistance
code
variable
barre
 Quel est le prix affiché sur le code barre proposé?
Toute information (graphique, sonore, programmation...) est alors écrite en binaire sur un
disque optique.
La PS3 vs PS2
Comme nous le disions plus haut, CD, DVD et bluray utilisent ce même principe pour stocker
l’information.
La PS3 a révolutionné le marché du jeu vidéo par ses avancées technologiques; deux points ont
été déterminants:
- Le LASER
L’amélioration des lentilles et le passage à des longueurs d’ondes toujours plus courtes, ont
permis d'obtenir des laser plus "fins"
 Pourquoi la profondeur des pistes a-t-elle une importance (voir ci-dessus)? Se rappeler
du phénomène interférentiel.
- Le stockage sur "bluray disc"
Voici une photo prise au microscope comparant la structure des disque optiques utilisés:
Comparaison des structures d’un CD, DVD, et d’un disque Blu-Ray.
 Qu'est ce qui diffère sur les trois supports?
 Pourquoi avoir opéré ce changement? Quel intérêt?
 Pourquoi la PS3 est-elle meilleure que la PS2?