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ARTheque - STEF - ENS Cachan | Le pointeur laser est-il utile dans l'enseignement ? Est-il dangereux ?

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Academic year: 2021

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Texte intégral

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LE POINTEUR LASER EST·IL UTILE

DANS L'ENSEIGNEMENT? EST-IL DANGEREUX?

Fabrizia CAMMARATA, Michel WAUTELET Université de Mons-Hainaut, Belgique

MOTS-CLÉS: POINTEUR LASER - OPTIQUE PHYSIQUE - SÉCURITÉ

RÉSUMÉ : Depuis quelques années, des" pointeurs" laser sont apparus sur le marché. Ds sont devenus un outil des conférenciers,àcause de leur directionnaIité et de la bonne visibilitéàquelques mètres. Dans ce travail, nous montrons que, moyennant des précautions évidentes, les pointeurs laser sont des instruments adéquats pour les expériences d'optique géométrique et d'optique ondulatoire en Physique. Le coût de ces pointeurs ne cesse de diminuer. Dès lors, pourquoi ne pas les utiliser dans l'enseignement?

SUMMARY : A few years ago, laser pointers appeared in the market. They became a tool for conferences because of the beam directionaIity and good visibility. We show here that laser pointers are good instruments for physics experiments in the schools. They present no danger if sorne evident precautions are taken and the laser pointers cost is decreasing continually. Then, why don't use them for teaching?

A. GIORDAN, J .•L. MARTINAND et D. RAICHV ARG, Actes JIES XXI, 1999

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1. INTRODUCTION

Comme leur nom l'indique, les pointeurs laser sont destinés à"pointer", c'est·à·dire àmontrer de loin

des éléments, comme lors de conférences. Les principes de fonctionnement, les propriétés, ainsi que les particularités expérimentales du pointeur laser ont été examinées afin de détenniner comment l'uùliser dans le cadre de l'enseignement de l'optique dans le secondaire (aussi bien optique ondulatoire que géométrique). Voici un tableau reprenant toutes les caractéristiques des pointeurs laser comparés aux lasers HeNe :

Laser ReNe Pointeur

Coût IEurol 250 20

Classe 2 2 - 3A

Puissance hnWl 0.95 1 - 5

Lonpuellr d'onde 'nml 612.8 630-680

Polarisation non polarisé 1polarisé Forme du faisceau circulaire variable

Diver2ence hnradl 1.7 4.4

Lon211eur de cohérence -m -cm

2. UTILISATION DES POINTEURS DANS L'ENSEIGNEMENT 2.1 Tests effectués

Nous avons testé 6 types de pointeurs laser pour diverses expériences d'optique ondulatoire et optique géométrique, réalisables en classe.

Expériences d'ontiaue ondulatoire Nombre de pointeurs tests valides Interférence par réflexion sur les deux faces 4/6

d'IUle lame de verre

Diffraction par lUl obiet 5/6

Diffraction par IUle fente 4/6

Diffraction par lUl réseau 6/6

DiffractionPlU"IUle ouverture circulaire 2/6 Diffraction par réflexion sur les pistes d'lUl CD 6/6 Expériences d'optique 2éométrique

Réflexion et réfraction à l'interface entre 6/6 milieux d'indices différents

Propal'(ation dans lUl milieu non homo2ène 6/6

Propal'(ation dans les fibres optiques 6/6

Imal'(e d'lUl obiet à travers IUle lentille 6/6 (mais cas particulier)

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Nous avons utilisé le pointeur pour visualiser l'image d'un objet à travers une lentille et nous avons observé des phénomènes différents de ce qui se produit lorsque l'on utilise une lampe (comme classiquement) pour éclairer l'objet. Ce cas particulier a fois en évidence l'importance de la définition de" l'objet" et" l'image" en optique géométrique.

2,2 Norme de sécurité

Les lasers sont classés suivant5familles (la classe est toujours indiquée sur le laser même). Classe 1

Lasers de faible puissance. Aucun danger pour toute condition d'utilisation. Exemple: les diodes laser des lecteurs de C.D.

Classe 2

Lasers dangereux si une personne résiste au réflexe naturel de fermeture des paupières (0.25 s) et fixe de manière continue la source laser. Rayonnement dans le visible et puissance maximum de 1 mW. Exemples: les lasers HeNe courants et les pointeurs de 1 mW de puissance.

Classe 3A

Lasers de faible danger. L'œil est protégé par le réflexe de fermeture des paupières en vision directe. L'œil n'est pas protégé si le faisceau laser est vu à travers un instrument d'optique (microscope, jumelles, etc....). Aucun danger pour la peau. Puissance maximale dans le visible: 5 mW.

Exemples: les pointeurs laser, dont la puissance est de3à5mW. Classe 3B et classe 4

Lasers dangereux de puissance supérieure à 0,5 W. Ce qui ne concernepaSles petits lasers utilisables dans l'enseignement.Letableau ci-dessous donne les densités d'énergie absorbée par un oeil normal détendu en éclairement direct, avec les sources laser HeNe et pointeur, pour des temps d'exposition de 0.25 s (le réflexe des paupières).

Densité d'énere:ie absorbée IrnJ/crn11

BeNe 0.3

Pointeur 0.04

Pour les deux lasers, l'énergie absorbée est inférieure à la limite d'exposition de l'œil, estimée à 0.6 mJlcm2. Lorsqu'on reçoit le faisceau d'un pointeur laser dans l'œil, malgré le réflexe de l'œil, on perçoit un éblouissement de durée variable suivant l'âge, l'éclairement extérieur, .... Cet éblouissement temporaire n'est pas dangereux en lui même, mais ses effets indirects peuvent le devenir lorsque, par exemple, on conduit un véhicule.

3. CONCLUSION

Tout ce qui vient d'être vu montre bien que les pointeurs laser peuvent être utilisés efficacement dans

le cadre du cours de physique. En effet, l'utilisation d'un pointeur approprié pennet de faire la plupan

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des manipulaùons réalisables dans l'enseignement secondaire. Moyennant quelques précauùons évidentes lors de son uùlisaùon, le pointeur laser ne présente aucun danger pour l'élève.

BIBLIOGRAPHIE

Laser and Optical Radiation, Geneva: World Health Organization, 1982.

CAMMARATA F., WAUTELET M., Note sur la sécurité des pointeurs laser,Bulletin ABPPC,

1998,139,205.

CAMMARATA F., WAUlELEf M., Implications pour les compétences transdisciplinaires en physique, mathématique et technologies de l'enseignement de l'optique dans l'enseignement secondaire général, V.M.-H., 1999 (non publié).

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