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laser à rubis
Bonjour à tous pouvez vous m'aider pour cet exercice. Vraiment je n'y comprend pas
Le rubis rose est un cristal d'alumine Al2O3 dans lequel quelques ions Al3+ sont substitués par des ions Cr3+. Ce rubis est éclairé par une lampe flash émettant de la lumière blanche contenant entre autres, la lumière monochromatique verte de longueur d'onde dans le vide 0v=547nm.
Cette opération dite de pompage optique, excite les ions Cr3+ qui passent du niveau d'énergie fondamental E1, au niveau excité E3, non occupé au préalable (voir annexe 1). Ces ions Cr3+ cèdent alors une petite partie de leur énergie au cristal, ce qui les fait passer au niveau E2, qu'ils peuvent occuper "longtemps" (10-3s au lieu de 10-8s, durée habituelle d'occupation d'un niveau). On peuple ainsi le niveau E2métastable. Une fois le niveau E2 suffisamment rempli, il se produit une brève émission laser rouge, de puissance P = 20 kW, de durée = 0,5 ms, de longueur d'onde dans le vide 0R = 694 nm. Il faut attendre que le pompage optique permette de repeupler le niveau E2 afin que se produise une nouvelle émission laser.
1. Justifier par le calcul le fait qu'un flash de lumière blanche puisse faire monter les ions Cr3+ du niveau E1 au niveau E3.
2. Représenter par deux flèches sur le document de l'annexe 1 (à rendre avec la copie), le pompage optique et l'émission laser.
3. Calculer en électron-volt l'énergie du niveau E2.
4. Déterminer l'énergie W émise lors de la brève émission laser rouge.
Données : h = 6,62 10-34 Js E3 = 2,27 eV E1 = 0,00 eV c = 3,00 108 ms-1 1 eV = 1,60 10-19 J
E = h 
devrait résoudre ton problème...
1)
Lambda = 547 nm
Lambda = c/
547.10^-9 = 3.10^8
= 5,48.10^14 Hz
E = h.
E = 6,62.10^-34 * 5,48.10^14 = 3,63.10^-19 J (C'est l'énergie d'un photon de lumière de longueur d'onde dans le vide de 547 nm)
Donc la lumière blanche contient aussi des photons d'énergie > 3,63.10^-19 J
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E3 - E1 = 2,27.eV = 2,27 * 1,6.10^-19 = 3,63.10^-19 J
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La lumière blanche contient des photons d'énergie >= |E3 - E1| et donc un flash de lumière blanche peut faire monter les ions Cr3+ du niveau E1 au niveau E3.
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Sauf distraction.
Pour la question 3°. j'ai ceci: E2=hC/λ0R=6,62.10^-34 * 3.10^8/ 694.10^-9 = 2,86.10^-19 J
Pour 4°. On sait que P = W/t donc W = P.t = 20.10^3 * 0,5.10^-3 = 10 J.
Mais pour la question 2°. comment représenter le pompage optique et l'émission laser ?
La formule, c'est .
C'est une différence d'énergie, pas un niveau d'énergie...
Les ions Cr3+ passent de l'énergie E3 au niveau d'énergie E2 pour émettre les photons à 694 nm.
Donc .
OK pour la 4.
Pour la 2, qu'y a-t-il dans l'annexe 1 ?
Ok pour la question 2°. je ne trouve pas l'annexe 1 mais il me semble que l'annexe n'est pas nécessaire parce que dans un autre examen on a donné le même exercice et la on a formulé la question comme ceci :
2. Représenter par deux flèches (à rendre avec la copie), le pompage optique et l'émission laser. Et même pour ce passage "non occupé au préalable (voir annexe 1)" on a pas mis annexe 1. Je pense donc qu'il suppose que ce n'est pas forcément nécessaire
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