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Les prototypes de fontaine laser

par Paul-Eric Pottie - 27 juillet 2010

Les fontaines lasers du LPL (et d’ailleurs)

Au début du XXIème siècle, c’est dans le groupe de Patrick Georges au laboratoire Charles Fabry de l’institut d’optique que deux jeunes scientifiques, Sébastien Forget et Sébastien Chenais, évoquent de façon informelle lʼexpérience de Colladon. Ils sʼinterrogent avec leurs collègues sur lʼeffet que pourrait avoir sur le spectateur lʼemploi dʼun ou de plusieurs laser dans un tel dispositif.

A notre connaissance, la première fontaine laser en France est née à Marseille en 2006 au laboratoire de Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (PIIM), sous lʼimpulsion de Sandrine Ferri. Avec des moyens vraiment rudimentaires, plus proche de la fontaine à 10 euros du Laboratoire de Physique des Lasers, on observe le guidage de la lumière, mais difficilement la réflexion totale. Le montage utilisait un seul pointeur laser rouge et un réservoir vraiment bricolé :

Photo du dispositif du PIIM

Quelques années après son passage à lʼInstitut dʼOptique, Sébastien Forget est maitre de conférence au Laboratoire de Physique des Lasers (LPL) et entreprend de construire une fontaine lumineuse laser, en préparation du stand que le LPL tient chaque année à Savante Banlieue, la fête des Sciences organisée par Plaine Commune (L’agglomération Plaine Commune rassemble les villes d’Aubervilliers, Epinay-sur-Seine, L’Ile-Saint-Denis, La Courneuve, Pierrefitte-sur-Seine, Saint-Denis, Stains et Villetaneuse). Savante Banlieue permet à 5000 visiteurs environ de découvrir le campus de lʼuniversité Paris 13 à Villetaneuse et de se frotter aux sciences.

Avec une stagiaire de BTS du lycée Fresnel, Thuvaraka Suriakumar, Sébastien Forget crée en août 2007 une fontaine lumineuse où 3 lasers émettant à proximité des couleurs primaires rouge, verte et bleue se mélangent dans un jet dʼeau. Lʼemploi de ces couleurs permet de montrer de façon pédagogique à un large public la synthèse additive des couleurs. La fontaine est faite avec relativement peu de moyens, mais ça fonctionne ! Les jets dʼeau sont assez « calmes » pour bien observer la réflexion totale du laser à lʼintérieur du jet. Lʼintensité des lasers est variée en utilisant des densités optiques que le médiateur place dans les faisceaux laser. On dispose de 3 sources lasers, une verte de 50 mW, un diode rouge de 30 mW, et un laser bleu de seulement 10 mW.

Photos de la fontaine laser du LPL

Au laboratoire FOTON (ENSSAT) est réalisé à peu près en même temps une fontaine lumineuse de type Colladon avec un laser vert et un laser bleu, permettant d’amener un large public à la compréhension des communications optiques. Ils participent à la "Ville européenne des Sciences" au grand palais en novembre 2008.

La fontaine laser est améliorée à chaque présentation, et elles sont nombreuses ! Hormis Savante Banlieue où elle est présentée chaque année depuis, la fontaine est présentée lors des journées portes ouvertes de Université Paris 13 ou de lʼInstitut Galilée, à des festival de sciences organisés par des associations locales, dans les collèges et lycées dʼÎle-de-France. Au LPL, près de 60% du laboratoire a déjà présenté la fontaine laser au moins une fois. Christophe Daussy, Fabrice Wiotte, Michel Fosse, Albert Kaladjian (entre autres) amènent chacun leurs améliorations. On profite aussi des remarques et des suggestions des nombreux doctorants qui ont animé avec nous la fontaine. La présentation de la fontaine est accompagnée dʼune lampe colorée à fibre, de fibres optiques. On permet le réglage par le public de lʼintensité des lasers avec des commandes électroniques. Le débit des jets dʼeau devient aussi réglable. Le laser bleu a été remplacé et émet 20 mW.

Fontaine laser du LPL

Devant le succès rencontré par la fontaine laser du LPL (notamment à la Nuit des Chercheurs au centre commercial Vélizy 2 en septembre 2009 : les photos), la cellule communication du LPL décide de rendre lʼensemble plus robuste et plus transportable. La caisse en bois est abandonnée, le bassin et le réservoir reconsidéré pour être plus résistant au transport. La sécurité laser et électrique est renforcée. La fontaine laser franchit les frontières de lʼIle de France et est présentée à Marseille en mars 2010 pour les journées photoniques de lʼEcole Centrale de Marseille (les photos).

On nous a rapporté la construction dʼune fontaine laser à Toulouse, et une autre encore à Limoges pour le Scientibus, où ils sʼamusent en plus à dévier le jet dʼeau guidant la lumière avec un bâton chargé en électricité statique. La fontaine-mania est lancée ! Une fontaine laser est également en construction à Strasbourg par le pôle optique Rhenaphotonics Alsace.

En mars 2010, le LPL propose dans le cadre d’un kit pédagogique sur le laser (la LaserBox) une notice pour construire une fontaine laser à 10 euros, en récupérant un flacon aux faces parallèles et transparentes et un pointeur laser rouge, afin que chacun puisse faire lʼexpérience chez soi.

La fontaine laser à 10€

Faire de la physique autour des fontaines lasers par S. Forget, C. Daussy et P.E. Pottie, [article accepté pour publication dans Le BUP-reflet de la PHYSIQUE (2010)]

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