"Réflexions sur le laser", Détail de la fontaine laser géante, premier prix du concours photo organisé par l’université P. et M. Curie (Paris 6) sur le thème "art et sciences" (Photo K.Penalba, CNRS)

Les fontaines laser

 

Objectif : utiliser le potentiel spectaculaire des expériences d'optique pour décrire des concepts plus complexes tel que le guidage de la lumière et le mélange des couleurs.

 

Réalisation : Pour que la lumière puisse être guidée dans un milieu 1, il faut que le milieu 2 entourant le milieu 1 présente un indice de réfraction plus faible. C'est une condition indispensable à l'obtention de la réflexion totale, qui dans le cadre simple de l'optique géométrique permet d'expliquer le guidage de la lumière dans les fibres optiques par exemple.

En réalisant un jet d'eau courbé (simplement par la gravité) et en injectant un faisceau de lumière à l'intérieur, on observe que la lumière suit le jet d'eau sur toute sa longueur : elle est piégée par réflexion totale par les parois du jet en raison de l'écart d'indice à l'interface eau/air. Si on injecte plusieurs lasers de longueurs d'onde différentes, les couleurs vont se mélanger dans le jet pour en former de nouvelles (synthèse additive des couleurs).

 

 

Nous avons décliné la manip' Fontaine Laser en trois versions :

Dans une première expérience, 3 lasers émettant à proximité des couleurs primaires rouge, verte et bleue se mélangent dans un jet d'eau. L'emploi de ces couleurs permet de montrer de façon pédagogique la synthèse additive des couleurs.

Une deuxième version facile à réaliser sans matériel couteux propose pour 10 € d'observer le guidage de la lumière dans un jet d'eau grâce à un pointeur laser. Enfin la troisième expérience, un projet « art et science », a abouti à la réalisation de la Fontaine Laser Géante.

 

L'ensemble des fontaines laser du LPL a été Finaliste du Prix 2010 "Le goût de sciences" organisé par le ministère de la recherche.