Diffraction et diffusion de la lumière laser par des particules et des molécules : le LIDAR

La physique contemporaine ne cesse d'inventer ou de perfectionner de nouvelles sources lasers afin de proposer des applications aussi nombreuses qu'innovantes, afin de permettre aussi le développement de nouvelles thématiques de recherche fondamentale. La vigueur de cette recherche fait dire que la «photonique» sera sans aucun doute la grande révolution technologique de ce siècle. Le dynamisme de cette jeune filière a été consacré par une douzaine de prix Nobel décernés à des chercheurs spécialistes de la lumière laser. Le laser est donc devenu un banal instrument dans nos laboratoires au point que, dans l'enseignement, on ne saurait se dispenser de ces sources de lumière dès que l'on aborde l'optique ondulatoire. En sciences physiques, un lycéen ne manquera pas de faire usage au moins une fois dans sa scolarité d'une diode laser, même si ce n'est qu'en terminale S que le programme mentionne explicitement les qualités d'un faisceau laser. Internet n'est pas en reste et met à disposition des usagers une immense quantité d'informations dans le domaine des lasers : Google indique environ cinq cent soixante-quatorze millions de résultats pour la seule requête «lasers» ! Il est donc illusoire de consacrer une seule fiche de l'arpenteur à la physique des lasers. Il s'avère plus fécond de montrer comment la physique des lasers a pu modifier la façon de répondre à une problématique. Ainsi, quel élève n'a-t-il pas manqué de demander au professeur pourquoi un faisceau laser n'est visible qu'en présence de poussières, de fumées ou de brouillards ? Cette simple expérience qui consiste à matérialiser le «rayon laser» dans un milieu de propagation comme l'air, amène le professeur à citer des phénomènes certes complexes que sont la diffusion ou la diffraction. C'est bien de mettre en évidence ces phénomènes, mais c'est mieux encore de montrer que ces simples expériences sont porteuses d'information afin de répondre à une problématique environnementale : un laser est-il un instrument permettant de détecter des polluants présents sous forme de poussières, aérosols, gaz, dans l'atmosphère ? Le LIDAR en est l'expression technique la plus aboutie. C'est le propos de cette fiche de l'arpenteur.


Parution :
2017

Nombre de pages :
35

Parution dans le bup :
996

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