Le laser hélium-néon des trous d'Young

Exercice · niveau 2 · physique des ondes (MPSI), chapitre 5 — Formalisme quantique et quantification de l'énergie

Énoncé

Le laser rouge utilisé pour les interférences (chapitre 3) émet à $λ = 632.8 nm$ lors d'une transition atomique du néon.

Calculer l'énergie (en eV) de cette transition.

Pourquoi cette lumière est-elle quasi monochromatique ?

En quoi est-ce indispensable pour observer des franges nettes ?

Corrigé

1. $E = h c / λ = \frac{6 , 63 \times 1 0 ^{- 34} \times 3 , 0 \times 1 0 ^{8}}{632 , 8 \times 1 0 ^{- 9}} \approx 3.14 \times 1 0^{- 19} J \approx 1.96 eV$ .

2. Les photons proviennent tous de la même transition entre deux niveaux d'énergie quantifiés : ils ont donc tous (à la largeur naturelle près) la même énergie, donc la même longueur d'onde.

3. Les interférences des trous d'Young exigent une seule longueur d'onde (et une cohérence élevée) : sinon les figures correspondant aux différentes couleurs se superposent et brouillent les franges (cf. lumière blanche, ch. 3). Le laser, grâce à la quantification, est la source idéale.

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