Science du laserlien=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Military_laser_experiment.jpg/250px-Military_laser_experiment.jpg|vignette|250x250px| Une expérience laser sur une table optique lien=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation.jpg/250px-Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation.jpg|vignette|250x250px| Modules laser (fréquences de bas en haut : 405, 445, 520, 532, 635 et 660 nm) La science du laser ou physique du laser est une branche de l'optique qui décrit la théorie et la pratique des lasers.
Émission spontanéeL’émission spontanée désigne le phénomène par lequel un système quantique placé dans un état excité retombe nécessairement dans un état de plus basse énergie, par émission d’un photon. Contrairement à l’émission stimulée, ce phénomène se produit sans intervention extérieure. Lorsque l’excitation n’est pas due à la chaleur, on parle de luminescence. Dès 1887, le physicien allemand Heinrich Hertz parvint expérimentalement à mettre en évidence l’émission de lumière par des charges électriques.
Polarisation (optique)La polarisation est une propriété qu'ont les ondes vectorielles (ondes qui peuvent osciller selon plus d'une orientation) de présenter une répartition privilégiée de l'orientation des vibrations qui les composent. Les ondes électromagnétiques, telles que la lumière, ou les ondes gravitationnelles ont ainsi des propriétés de polarisation. Les ondes mécaniques transverses dans les solides peuvent aussi être polarisées. Cependant, les ondes longitudinales (telles que les ondes sonores) ne sont pas concernées.
Cohérence (physique)La cohérence en physique est l'ensemble des propriétés de corrélation d'un système ondulatoire. Son sens initial était la mesure de la capacité d'onde(s) à donner naissances à des interférences — du fait de l'existence d'une relation de phase définie — mais il s'est élargi. On peut parler de cohérence entre 2 ondes, entre les valeurs d'une même onde à deux instants différents (cohérence temporelle) ou entre les valeurs d'une même onde à deux endroits différents (cohérence spatiale).
Maservignette|Un Maser à hydrogène. Un maser (pour microwave amplification by stimulated emission of radiation) est un dispositif permettant d'émettre un faisceau cohérent de micro-ondes. Le maser a été inventé en 1953 à l'université Columbia par Charles Townes, et Herbert Zeiger. Il s'agissait alors d'un maser à ammoniac. C'est l'ancêtre du laser, nommé a posteriori par analogie avec le maser. Différentes sortes de maser ont été inventées : à ammoniac ; vignette|Fonctionnement du maser à hydrogène. à hydrogène.
Inversion de populationvignette|Association Warungi. En physique, notamment en physique statistique, une inversion de population se produit lorsqu'un système (à trois niveaux d'énergie minimum) comme un groupe d'atomes ou molécules, se trouve dans un état dans lequel la majorité des éléments sont dans un état excité plutôt que dans leur état fondamental, i.e. : > . Le phénomène d’inversion de population est une étape nécessaire dans le fonctionnement d'un laser. Avoir une population plus élevée dans le niveau de plus haute énergie que dans le niveau n'est pas une situation d'équilibre.
Optique quantiqueL’optique quantique désigne l'ensemble des expériences dans lesquelles la lumière ou bien l'interaction entre lumière et matière doivent être quantifiées. C'est un domaine de recherche en plein essor, à la frontière entre la mécanique quantique et l'optique. Dans le cadre de l’optique quantique, la lumière est considérée comme constituée de photons, objets quantiques qui se comportent : comme des corpuscules dans leurs interactions avec la matière, et comme des ondes pour leur propagation.
Loi de PlanckLa loi de Planck définit la distribution de luminance énergétique spectrale du rayonnement thermique du corps noir à l'équilibre thermique en fonction de sa température thermodynamique. La loi est nommée d'après le physicien allemand Max Planck, qui l'a formulée en 1900. C'est un résultat précurseur de la physique moderne et de la théorie quantique. La luminance énergétique spectrale d'une surface est le flux énergétique émis par la surface par unité d'aire de la surface projetée, par unité d'angle solide, par unité spectrale (fréquence, longueur d'onde, période, nombre d'onde et leurs équivalents angulaires).
XénonLe xénon est l'élément chimique de numéro atomique 54, de symbole Xe. C'est un gaz noble, inodore et incolore. Dans une lampe à décharge, il émet une lumière bleue. Le xénon est le plus rare et le plus cher des gaz nobles, à l'exception du radon dont tous les isotopes sont radioactifs. Étymologiquement, le nom de « xénon » dérive du mot grec , « étranger ». Ce nom vient du fait que le xénon a été découvert sous forme de « gaz inconnu, étranger » dans le krypton lors des identifications successives des gaz rares (argon, krypton, xénon) à la fin du .
Excitation (physique)En physique, on appelle excitation tout phénomène qui sort un système de son état de repos pour l'amener à un état d'énergie supérieure. Le système est alors dans un état excité. Cette notion est particulièrement utilisée en physique quantique, pour laquelle les atomes possèdent des états quantiques associés à des niveaux d'énergie : un système est dans un niveau excité lorsque son énergie est supérieure à celle de l'état fondamental. Un électron excité est un électron qui possède une énergie potentielle supérieure au strict nécessaire.
Absorption (optique)L'absorption en optique, ou en électromagnétisme, désigne un processus physique par lequel l'énergie électromagnétique est transformée en une autre forme d'énergie. Au niveau des photons (quanta de lumière), l'absorption représente le phénomène par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre particule, par exemple un électron. Dans ce cas, si l'énergie du photon (, relation de Planck-Einstein) est égale à celle d'un état excité (ou à la différence entre deux états excités), celui-ci sera absorbé via une transition électronique d'un électron de valence.
Coefficients d'Einsteinthumb|Raies d'émission et d'absorption comparées à spectre continu. On désigne par 'coefficients d'Einstein' un ensemble de coefficients permettant de décrire de manière simple et empirique les phénomènes d'absorption, d'émission spontanée et d'émission stimulée de photons par un atome. Cette description est couramment utilisée en physique des lasers. L'émission ou l'absorption d'un photon par un atome est toujours accompagnée par une transition entre deux niveaux d'énergie du cortège électronique (on peut souvent considérer que seul l'électron de plus haute énergie est concerné par les transitions).
Effet Tcherenkovvignette|Radiation Tcherenkov dans le cœur de l'Advanced Test Reactor. L'effet Tcherenkov, parfois nommé effet Vavilov-Tcherenkov, est un phénomène similaire à une onde de choc, produisant un flash de lumière lorsqu'une particule chargée se déplace dans un milieu diélectrique avec une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière dans ce milieu (la vitesse de la lumière dans le vide étant toujours supérieure à celle de la particule). Cet effet provoque par exemple la luminosité bleutée de l'eau entourant le cœur d'un réacteur nucléaire.
PhononEn physique, un phonon correspond à une excitation collective dans un arrangement périodique d'atomes constituant une structure cristalline ou amorphe. La déformation est élastique. L'onde qui se propage peut être assimilée à une quasi-particule. Ils permettent d'expliquer les propriétés physiques des solides : la capacité thermique ; la conductivité thermique ; la capacité à propager le son ; la dilatation thermique. Le concept de phonon a été créé par Igor Tamm en et le mot « phonon » (du grec ancien / phonê, la voix) a été inventé par Yakov Frenkel en .
Fibre optiqueUne fibre optique est un fil dont l’âme, très fine et faite de verre ou de plastique, a la propriété de conduire la lumière et sert pour la fibroscopie, l'éclairage ou la transmission de données numériques. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau « large bande » par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques.
RubisLe rubis est la variété rouge de la famille minérale du corindon. Sa couleur est causée principalement par la présence d'atomes de chrome (les corindons sans la présence de chrome sont les saphirs), à hauteur d'environ 2 % au maximum. Le rubis est classé comme pierre gemme en joaillerie, où il est utilisé. Il a une dureté de 9 sur l'échelle de Mohs. Parmi les minéraux, ceux qui ont une dureté supérieure sont le diamant (10 sur l'échelle de Mohs), la lonsdaléite (controversé) et la moissanite (9,5 sur l'échelle de Mohs).
Laserthumb|250px|Lasers rouges (660 & ), verts (532 & ) et bleus (445 & ). thumb|250px|Rayon laser à travers un dispositif optique. thumb|250px|Démonstration de laser hélium-néon au laboratoire Kastler-Brossel à l'Université Pierre-et-Marie-Curie. Un laser (acronyme issu de l'anglais light amplification by stimulated emission of radiation qui signifie « amplification de la lumière par émission stimulée de radiation ») est un système photonique.
Laser à colorantvignette|316x316px|Gros plan d'un laser à colorant CW de table à base de rhodamine 6G, émettant à 580 nm (jaune). Le faisceau laser émis est visible sous forme de lignes jaunes pâles entre la fenêtre jaune (au centre) et l'optique jaune (en haut à droite), où il se reflète à travers l'image vers un miroir invisible, et revient dans le jet de colorant depuis le coin inférieur gauche. La solution de colorant orange entre dans le laser par la gauche et sort par la droite, toujours brillante de phosphorescence triplet, et est pompée par un faisceau de 514 nm (bleu-vert) provenant d'un laser à argon.
