Thème : Comment fabriquer un faisceau laser ?
Créer son propre laser
Type d’animation : Atelier maker
Proposition
Dans un atelier maker, les enfants vont à la fois découvrir le fonctionnement d’un laser, son utilisation et sa création. La conception d’un laser par eux-mêmes leur permettra de comprendre le lien entre électricité et lumière et de réaliser une introduction aux électrons et à la création de photons.
Objectifs d’apprentissage
- Assimiler les principes du fonctionnement d’un laser
- Concevoir un dispositif de laser
- Comprendre les différents utilisations d’un laser
Fil Conducteur
Le 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 produisant un rayon lumineux d’une intensité variable. Il est utilisé dans différents domaines, que cela soit dans l’électronique, dans l’étude spatiale, l’infra-rouge, l’ultraviolet, etc. Dans un atelier désigné aux makers, des enfants vont pouvoir manipuler, comprendre et créer un laser.
Pour qui ?
10 enfant à partir de 8 ans
Durée
40 minutes d’atelier
Déroulement
Accueil des participants autour d’un plateau regroupant des miroirs, un amplificateur et une lentille.
Étape 1 : Dès l’arrivée des enfants, nous allons introduire ce qu’est un laser, on peut très bien faire un tour de table pour demander à chacun son expérience avec un laser.
Suite à l’échange, on peut soit partir directement dans ce qui fait un laser et comment on produit un laser ou sur son utilisation.
Utilisation : On peut présenter différentes utilisations du laser que cela soit par l’infra-rouge sur les télécommandes, mesurer une distance, dessiner sur un mur phosphorescent ou découper à au laser. Si vous avez une découpeuse laser, vous pouvez réaliser un exemple en direct et réaliser en même temps les boites pour les futurs lasers de l’étape suivante.
Fonctionnement : Un laser est composé deux parties, un amplificateur qui va transformer une source d’énergie en lumière et un résonateur qui va faire rebondir les photons pour amplifier la lumière. Pour ce projet, on va surtout parler des diodes lasers, transformant l’électricité en lumière dans l’amplificateur.
Pour comprendre le fonctionnement au sein de l’amplificateur et du résonateur je vous conseille de lire cet article.
Pour schématiser la création d’un laser on va utiliser une maquette contenant :
- Un laser qui aura pour rôle d’être l’amplificateur
- Des miroirs qui seront le résonateur
- Des lentilles convergentes et divergentes
Cette structure va permettre à la fois de créer l’image que le laser est un rebond de particules de lumières sur des miroirs, mais aussi de pouvoir manipuler le laser. En effet, il est tout à fait possible que cette maquette soit modulable permettant de créer des chemins particuliers avec les miroirs pour atteindre certains objectifs et/ou de modifier la lentille pour permettre de réaliser la différence entre convergence et divergence. Ce type de maquette ou de « flipper » peut avoir de nombreux ajouts en fonction de la volonté de manipulation :
- Lasers de différentes couleurs
- Miroirs déformés
- Plastiques transparents pouvant faire passer la lumière
- Détecteurs électronique
Étape 2
Pour la seconde étape, l’intérêt est de réaliser son propre laser portatif. Ce laser se crée assez facilement avec un bouton poussoir, une pile plate et une tête de laser.
Il est important de noter qu’il faudra souder certaines parties et donc aider les enfants qui sont néophyte dans le domaine.
Concernant le boitier du laser, il est possible de le créer en bois avec une découpeuse laser permettant de faire le lien entre création et utilisation
ATTENTION : l’utilisation de laser nécessite des lunettes de protections spéciales qu’il faudra porter. De plus, il sera aussi important de préciser qu’il ne faut pas viser les yeux (peut-être en créant une maquette dessus)
Idées en plus :
- Distinguer la maquette du laser en créant une maquette avec un amplificateur et deux miroirs (résonateur) et une animation 3D des photons à l’intérieur et une maquette plus ludique du style d’un flipper laser - Créer avec les enfants un parcours d’obstacles laser
A faire en + :
- Approfondir le concept d’électron et de photon en créant une histoire ou un modèle ludique - Présenter différents types de laser
Risques :
- Risque avec l’utilisation des lasers pour les yeux - Faire à souder