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Chapitre 5 – Le photon

Sirius 1re^ S! Nathan 2011

Énoncé Il s’agit ici d’exploiter culture scientifique et bon sens. Énoncé L’indication de la revue à vérifier n’est qu’un ordre de grandeur. L’écart toléré est justifié.

EXERCICE RÉSOLU 2

Laser d’une caisse de supermarché

Énoncé

Lu dans un article d’une revue scientifique émettent 10 (^16) photons par seconde ». On se propose de vérifier que cette donnée est : « les lasers de caisses du supermarché vraisemblable. On fera les calculs pour un faisceau laser d’usage courant, de longueur d’onde dans le vide Données : " = 650 nm. Par sécurité, la puissance du faisceau ne doit pas dépasser 1 mW. h = 6,63 x 10‐ (^34) J#s ; c = 3,0 x 10 (^8) m#s‐ (^1).

1. même de faibl Quelle précaution élémentaire doite puissance? ‐on prendre en présence d’un faisceau laser Pourquoi un laser de quelques milliwatts présente un risque alors qu’une lampe d’éclairage émettant une puissance de plusieurs dizaines de watts est sans danger? 2. Calculer l’énergie d’un photon émis par le laser. 3. puissance maximale indiquée ne soit pas dépassée. Calculer le nombre maximum de photons émis par le laser en 1 seconde pour que la 4. tolérera un écart d’un facteur 10 entre les valeurs calculée et a Peut‐on considérer que l’information donnée par la revue est vraisemblable (onnnoncée)?

Connaissances Les consignes de sécurité font partie des connaissances à acquérir. Il ne faut surtout pas les oublier en dehors du cadre scolaire. Unités On a en vue d’exploiter la puissance en watts. Il ne faut pas convertir l’énergie en eV comme on le fait souvent pour le photon. Expression littérale Présenter toujours un calcul littéral. Toutes les grandeurs utilisées ne sont pas repérées par une notation littérale dans l’énoncé. Il faut leur en attribuer une en précisant bien leur signification. Application numérique Le watt est le joule/seconde : 1 mW = 10‐^3 W.

Une solution 1. On ne doit jamais diriger un faisceau laser vers l’oeil.

La puissance du d’éclairage mais ce faisceau est très étroit et toute l’énergie se concentre sur une faible faisceau laser est beaucoup plus faible que celle d’une lampe surface.

2. L’énergie de ce photon est liée à la longueur d’onde de la radiation émise par la

relation : !! = h " = hc # , soit :

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3. nombre de photons émis en 1 seconde : La puissance 3 du faisceau est l’énergie qu’il transfère en 1 seconde. Si n est le

n est maximum pour 3 = 10‐^3 W soit!!!^ =^ "^! :^ ""!!!"#$%!!! "^ =^ "!"

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4. La donnée fournie par la revue est vraisemblable compte tenu de l’écart toléré.