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Collège Croix-Menée : les sabres laser existeront-ils un jour ?

Le 12 avril 2016 -

Les élèves ont travaillé sur leur projet pendant 14 séance de 45 minutes, dans le cadre d’un atelier scientifique. Ils ont aussi rencontré des chercheurs du Ltm (ICB) qui leur ont expliqué le principe de l’effet laser et l’importance des éléments d’un laser. Les élèves ont eu droit à des démonstration de marquage et de découpe.

Description du projet

Le groupe comporte 8 élèves, dont 2 filles. Il y a 4 élèves de 3eme, 3 élèves de 4eme et une élève de 5eme.
Le sabre laser est une arme inventée dans les films de la saga Star Wars. On peut trouver sur internet des répliques réalistes des sabres vus dans les films sauf que la lame n’est jamais un laser, mais un tube en matière plastique éclairé de différentes façons. Pourrait-on créer un jour une lame laser ?
On peut déjà constater que de la lumière, laser ou pas, ne fait pas de bruit. Ensuite, on ne voit pas le trajet dans l’air, donc on ne pourrait pas voir la « lame », sauf s’il y a un milieu diffusant autour. On n’observe pas non plus de chocs quand deux faisceaux se croisent. Pour autant, ces faisceaux laser n’interagissent-ils pas du tout entre eux ?
Nous nous sommes demandés si une lame laser pouvait avoir une longueur finie. D’abord, nous avons mesuré la puissance lumineuse d’un laser rouge en fonction de la distance à la source (entre 0 et 1 m), nous avons trouvé une très faible variation. Donc le faisceau ne s’éteint pas après un mètre. Cependant, il diverge un peu. Ce que l’on peut corriger par collimation. On pourrait focaliser le faisceau pour tenter de limiter sa longueur, mais les rayons divergent après le point de convergence au lieu de s’arrêter, comme des rayons de lumière « normale ».
Nous avons étudié les croisements de faisceaux laser. Lorsqu’un faisceau laser est intercepté par une autre faisceau laser, sa puissance lumineuse ne diminue pas. Au point de croisement, les intensités lumineuses s’ajoutent. Il n’y a pas d’interruption de faisceau.

Mais peut-être faut-il des lasers beaucoup plus puissants que ceux dont nous disposons ? Nous avons été invités par le Ltm de l’ICB à voir fonctionner des lasers de puissance, dont la puissance optique est environ 1 million de fois supérieure à celle de nos modules lasers. La lumière garde les propriétés décrites ci-dessus, et en plus elle est invisible car elle se trouve dans le domaine infra-rouge. Cependant ces lasers ont la puissance nécessaire pour découper comme dans les films. Mais l’épaisseur maximale ne dépasse pas 2 cm. Ces lasers nécessitent beaucoup d’énergie, ce qui oblige à avoir une alimentation puissante. Le milieu actif s’échauffe fortement, ce qui impose d’avoir un système de refroidissement continu.

Nous avons conclu que les sabres laser ne peuvent pas être fabriqués pour l’instant car il leur faut une source d’énergie considérable stockée dans un petit volume, ce que les scientifiques n’ont pas encore fabriqué. Il faudrait aussi que le manche soit en permanence refroidi pour ne pas se brûler ni se détruire. Or, on voit mal des combats au sabre laser s’il faut ajouter au sabre deux gris tuyaux pour faire circuler de l’eau froide. Une possibilité serait une lame plasma, mais les problèmes d’énergie et de température ne seraient pas résolus.

Les avis des élèves
Victor :

c’était bien de pouvoir présenter le projet, et on s’est bien amusés.
Florian : j’ai apprécié de pouvoir échanger sur notre travail. Et puis c’était une journée très fun !

Louna :

je suis un peu déçue que nous ne soyons pas classés, mais j’étais contente de travailler autour de Star Wars et de la physique en même temps.

Manon :

les jurés étaient très gentils. On a bien discuté, ils nous ont posé des questions. J’ai adoré la visite en paléo.

mai 2017 :

avril 2017 | juin 2017

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