Physique de pointe
Lasers et interaction lumière–matière
Observez un modèle de résonance entre champ optique et système à deux niveaux : faites varier l'intensité du champ et le bruit pour voir l'échange d'énergie. Reliez au critère de résonance et à l'émission stimulée.
⚠ Un vrai laser peut endommager la rétine de façon irréversible même à faible puissance — ne regardez jamais le faisceau ni ses réflexions.
Matériel
- Modèle d'interaction champ–atome à deux niveaux (vue 1)
- Curseurs « Paramètre » (intensité du champ) et « Bruit » (décohérence)
- Graphe d'évolution temporelle avec la case « Temps »
Protocole
Régler la condition de résonance
Dans la vue 1, mettez « Bruit » à 0 et balayez « Paramètre ». La réponse du système à deux niveaux n'est maximale que lorsque la fréquence du champ accorde l'écart des niveaux — analogue de .
Suivre l'échange d'énergie en temps
Dans la vue 2, gardez « Temps » coché, placez « Paramètre physique » au milieu et observez l'oscillation de population entre niveaux — signature des oscillations de Rabi. Augmentez le paramètre : la fréquence d'échange croît avec l'amplitude du champ.
Ajouter du bruit pour briser la cohérence
Augmentez « Bruit » progressivement à intensité de champ fixe. L'oscillation de population s'éteint : décohérence et bruit brouillent la phase et détruisent la résonance — d'où la nécessité d'une cavité et d'une inversion de population stable dans les vrais lasers.
Prévoir le seuil laser
Repérez la valeur du paramètre où la réponse passe de faible à nettement amplifiée, puis expliquez : une inversion suffisante rend l'émission stimulée dominante sur l'absorption. Changez les conditions initiales et prévoyez le nouveau seuil avant de vérifier.