Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Le laser Nd-Yag - Rayonnement
Bonjour, je viens ici car j'ai un exercice pour un Dm mais même en cherchant dans le livre, dans la partie "cours", je n'arrive pas à répondre à certaines questions.
Voici l'énoncé de l'exercice : (Pour ceux que ça intéresse, c'est l'exercice *** page *** du livre de Physique-Chimie de Terminale ***)
Le laser Nd-Yag fonctionne en mode continu. Il émet à une longueur d'onde
= 1,06 
m et est utilisé, entre autres, pour effacer les tatouages.
1. La lumière émise par ce laser est-elle visible ? Dans quel domaine se situe-t-elle ?
2. Calculer l'énergie Eph d'un photon associé à cette onde électronvolts.
3. Le laser rayonne une puissance constante P1 = 20W.
Calculer le nombre de photons qu'il émet en 1 s.
4. Quelle est l'énergie E1 transférée par le laser à un tissu humain en 0,1 s ?
5. Sachant que le diamètre du faisceau laser cylindrique est D = 0,1 mm, calculer l'intensité lumineuse I1 (ou puissance surfacique exprimée en >.m-2 reçue par la cible. Comparer ce resultat à la puissance surfaceique solaire reçue sur le sol terrestre : Is = 1 k>.m-2
Mes réponses :
1. Suite à la conversion de la longueur d'onde en nanomètre je trouve 1060 nm donc la lumière émise n'est pas visible et elle appartient à l'infrarouge.
2. A l'aide d'un ami, nous avons trouvé :
E = h.(C/λ) = 6,63.10-34.(3.10^8)/(1,06.10^-6)
eV = (6,63.10-34.((3.10^8)/(1,06.10^-6))/(1,6.10^-19))= 1,17276 eV
Mais à partir de la question numéro 3, nous n'y arrivons plus.
Si quelqu'un peut nous aider, je lui en serrais reconnaissant et si possible j'aimerais qu'il explique comme il obtient les résultats afin que nous puissions comprendre la méthode.
Merci de votre attention et bonne journée.
Edit Coll
Bonjour,
Question 1
Oui, la longeur d'onde vaut = 1,06 µm = 1 060 nm
C'est dans l'infrarouge, non visible par notre œil.
Question 2
Énergie d'un photon Eph = h.
= h.c/
Application numérique :
Eph = 6,63.10-34 
3.108 / 1,06.10-6 
1,88.10-19 joule
conversion en électronvolt :
Eph 1,876 4.10-19 / 1,602.10-19 1,17 eV
Question 3
Quelle est l'énergie émise par le laser en 1 seconde (n'oublie pas l'unité ! ) ?
Justement, je ne sais pas quelle est l'unité de l'énergie émise par le laser. J'ai mis l'énoncé exactement comme il est donné, mot pour mot.
Pas du tout...
Tu connais la puissance (20 watts) et tu connais la durée (1 seconde) ; quelle est l'énergie mise en jeu ?
La relation entre l'énergie E, le temps t et la puissance P est : E = P.t
Quand t est exprimé en secondes et P en Watts, l'unité de E est le Joule.
Donc l'énergie mise en jeu est les Joule ?
Ah oui, l'unité SI d'énergie est bien le joule (symbole : J )
Alors, que réponds-tu à ma question puis à la question 3 ?
J'ai beau cherché, mais je ne vois pas ce que tu veux dire par la, j'essaye de comprendre mais je n'y arrive malheureusement pas.
La relation entre l'énergie E, le temps t et la puissance P est : E = P.t
Quand t est exprimé en secondes et P en Watts, l'unité de E est le Joule.
Ceci est exact
Peux-tu faire l'application numérique ?
la puissance P = 20 W
la durée t = 1 s
Et n'oublie pas l'unité du résultat E
Oui E = P.t = 20 1 = 20 joules = 20 J
Note : le mot joule est un nom commun : donc pas de majuscule et un s s'il y en a 20. En revanche le symbole est J, J majuscule en l'honneur de James Prescott Joule et jamais d's
___________
L'énergie d'un photon vaut 1,88.10-19 joule (voir plus haut) ; combien de photons sont émis en une seconde pour que la puissance soit de 20 watts, c'est-à-dire pour atteindre une énergie de 20 joules ?
J'ai enfin compris
Il faut donc que je divise l'énergie émise par l'énergie d'un photon soit : 20/(1,88.10-13) = 1,06.1020 photons ?
Oui, avec une faute de frappe :
20 / 1,88.10-19 1.1020 photons émis.
_________
Question 4... ultra-facile !
Ah oui, désolé.
Pour la question 4, étant donné que la question 3 nous donne le résultat en seconde, il faut refaire le calcul mais avec 0,1 seconde ?
Ah pas du tout...
Si tu veux que je puisse te répondre ce soir, ce serait bien que tu termines rapidement.
Donc si mon raisonnement est correcte on obtient :
E = P.t = 20.0,1 = 2
Donc l'énergie transférée par le laser est égale à 2 J ?
Par contre, pour la question 5, il me semble que la formule à utiliser est 
/s ou P/s (J'ai mal écris la formule donc j'ai un doute) sauf que je ne sais pas à quoi correspondent le et le "s".
Regarde l'unité : des watts par mètre carré : donc le quotient d'une puissance par une surface.
Puissance : P
Surface : S
Tu connais la puissance,
Tu ne devrais avoir aucun mal à calculer la surface...
Et donc la puissance surfacique (que l'on nomme aussi intensité lumineuse)
Ma question 4 est correcte du coup ?
La puissance est 20 W non ?
Pour la surface, c'est 
.(D2[/sup)/4) non ?
Donc on obtient .(0.1[sup]2/4) = 0.0078 non ?
Donc cela fait 20/0.0078 = 2564.102 W.mm2
Question 4 : tu doutes ? Le dixième de 20 joules... oui, c'est 2 joules !
Question 5
Pour ma part, je trouve environ 2 546 W.mm-2
Mais on te demande :
1) d'exprimer cette valeur en W.m-2
2) de la comparer à la puissance surfacique solaire telle qu'elle est reçue au sol sur Terre et qui vaut environ 1 kW.m-2
D'accord
Quel est ton calcul ? Car même en le refaisant je retombe sur le même résultat :/
Donc je dois multiplié mon résultat par 10-3 non ?
L'aire d'un disque de diamètre D = 0,1 mm vaut A = .D2/4
A = 0,01 / 4 7,853 981 6...10-3 mm2
Tu arrondis ce résultat intermédiaire (ce qui est tout à fait déconseillé) à 0,007 8 mm2
Et après avoir arrondi ainsi avec deux chiffres significatifs seulement, tu prétends obtenir 2 564,102 W.mm-2 avec sept chiffres significatifs ! ! !
Si tu avais conservé le résultat intermédiaire au lieu d'arrondir, alors tu aurais trouvé environ 2 546 W.mm-2 ce qui, avec 4 chiffres significatifs est déjà beaucoup. Le diamètre du faisceau laser est donné avec seulement 1 chiffre significatif !
________
Pour passer des watts par millimètre carré aux watts par mètre carré... non, il ne faut vraiment pas multiplier par 10-3
Combien y a-t-il de millimètres carrés dans un mètre carré ?
Ah d'accord, autant pour moi alors, je n'avais pas vu la chose, désolé.
__________
Dans un mètre carrée il y a 1 000 millimètre carré, donc multiplié par 103 ?
Oui !
Alors, quel est la puissance surfacique de ce laser, exprimée en W.m-2 ?
Et quel est le rapport de cette puissance surfacique à celle du rayonnement solaire au sol sur Terre ?
Donc on multiplie le résultat par un million ce qui donne :
2 546*106 = 2546000000 W.m-2
Ce laser est 2546000 fois supérieur à la puissance surfacique du soleil sur le Terre
Oui.
La dernière phrase n'est pas très bien rédigée. Tu pourrais par exemple reprendre l'une de mes rédactions.
Cette puissance surfacique a un rapport 2 546 000 fois supérieur à celle du rayonnement solaire au sol sur Terre.
C'est bon ?
Oui.
La puissance surfacique du rayonnement de ce laser est environ 2,5 millions de fois supérieure à celle du rayonnement du Soleil reçu au sol sur la Terre.
Annuler
connectez vous