Le laser

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Lors d’une émission stimulée un photon incident interagit avec un atome excité et provoque l’émission d’un autre photon par cet atome. Les deux photons possèdent la même fréquence et la même direction ce qui conduit à une amplification de l’onde lumineuse émise par l’atome. Les deux photons étant identiques la lumière émise est la même c’est pour cela que la lumière laser est monochromatique

[pic 3]

Dans un laser, l’émission stimulée est favorisée par une inversion de population, c’est-à-dire maintenir plus d’atomes dans un état excité que dans un état fondamentale. Cette inversion de population se fait par un apport d’énergie (électricité dans le cas du laser) appelé pompage. On parle de pompage optique quand l’énergie est apportée sous forme lumineuse. Les atomes émettant des photons grâce à l’émission stimulée constituent le milieu laser.

Le milieu laser est placé entre deux miroirs, l’un est totalement réfléchissant, l’autre est semi-réfléchissant. Les photons vont donc faire des allés-retours entre ces deux miroirs et provoquer de plus en plus d’émission de photons conduisant à une amplification de la lumière. Une partie des photons passent à travers le miroir semi-réfléchissant formant ainsi le faisceau laser.

[pic 4][pic 5]

C – Effets de la lumière laser

De part son fonctionnement la lumière laser est très concentré et bien plus puissante que d'autre lumière. De ce fait elle entraîne de nombreux risques pour l’homme. Les lasers ont été classifiés en fonction de leur puissance et du danger qu'il représente et de leur longueur d'onde.

1 -Dangers des lasers en fonction de leur puissance

Longueurs d’ondes

(en nm)

Puissance

(en mW)

Dangers éventuels

Classe 1

≤ 1

Pas de danger sans l’utilisation d’instruments optiques

Classe 2

400 à 700

5

Protection de l’œil assuré par des réflexes palpébral. (clignement d’œil)

Classe 3a

De l’UV a l’IR

5

Exposition dangereuse si supérieur à 0.25s

Classe 3b

De l’UV a l’IR

5

Dangereux en vison directe pour un œil non protégé.

Classe 4

De l’UV a l’IR

> 500

Très dangereux pour l’œil pouvant provoquer des lésions irréversibles ainsi que pour la peau. Danger d’incendie

D’après …

2 – Danger pour l’œil

Selon le Pr Renard (Ophtalmologiste parisien), «les plus dangereux sont ceux qui émettent dans la couleur verte, avec une puissance pouvant aller jusqu'à 1500mW.

Le laser de par ces caractéristiques particulières et singulières permet des modifications sur le corps humain comme sur la peau mais aussi dans l’œil qui est particulièrement affecté par la lumière.

Sur la cornée par exemple les lasers peuvent être très dangereux en fonction de leur longueur d'ondes. Ils sont en particuliers dangereux si les longueurs d'onde se trouvent dans l'UV entre 300 et 400 nm mais aussi dans l'IR aux alentours de 1400nm, 2000nm et 2500 nm comme le montre le spectre d'absorption de la cornée : [pic 6]

Les UV-B et UV-C faibles provoquent des conjonctivites et des photokératites de l’épithélium et des latences. Ces lésions disparaissent en 48h grâce a la guérison naturelle de l’œil.

Les UV-B et UV-C forts provoquent des dommages sur la membrane de Bowman et sur le stroma cornéen. Des lésions sont irréversibles s’il elles se trouvent sur la membrane de Bowman car elle ne se renouvelle jamais.

Les infrarouges de faibles énergies provoquent des dommages sur l’épithélium. Des rayonnements plus intenses peuvent entraîner aux mêmes lésions que les UV précédemment cités.

3 – Danger pour la peau

La peau se compose de différentes couches. Suivant la fréquence du rayonnement laser, la profondeur de pénétration de l'onde sera plus ou moins grande. Les effets d'un rayonnement laser sur la peau sont moins importants qu'au niveau de l'œil. Il n’y a pas d'effet de concentration de la puissance (seulement en cas d'utilisation d'un élément optique externe) et la perception douloureuse est brève. Les risques principaux encourus par la peau sont des risques thermique, dût à l'épiderme qui ne peut supporter des densités de puissances trop fortes à quelques dixièmes de W/cm2. L'effet thermique dépend bien entendu de la puissance délivrée par le laser mais aussi de sa longueur d'onde. Un faisceau de 5 à 10 joules n'a aucun effet sur la peau blanche alors qu'une peau pigmentée est brûlée, d'où l'importance de la mélanine et de l'hémoglobine dans l'absorption du rayonnement. Les rayonnements situés dans le visible et le proche infrarouge sont principalement réfléchis par la peau alors que les fréquences extérieures à cette bande sont principalement absorbées. Ce sont donc ces rayons qui vont provoquer la majeure partie des dommages cutanés.

Les couches constitutives de la peau sont plus ou moins résistantes au rayonnement. Ainsi, les zones épaisses sont résistantes alors que les couches plus fines et plus proches de la surface sont fragiles. Les lésions observées dépendront de la fréquence du rayonnement et vont se manifester de différentes manières.

Les rayonnements UV, suivant leur type UV-A, UV-B vont agir plus ou moins en profondeur à l'intérieur des couches cutanées. Les