Activité 12 – Pourquoi 2 mW sont plus dangereux que 30 W TOUS MÉTIERS

Chapitre 1 – Sécurité en laboratoire et en atelier | 2nde Bac Pro | Physique-Chimie | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

🎯 Objectifs :

Comprendre que le danger d'une source lumineuse vient de sa puissance rapportée à la surface éclairée
Situer un appareil dans les classes de laser et en déduire les protections obligatoires
Choisir des lunettes filtrantes d'après la longueur d'onde du faisceau
Identifier le danger des ultraviolets et expliquer pourquoi il se révèle en différé

💡 Notions centrales : leçon §5 (Sécurité face aux sources lumineuses). Un faisceau laser est monochromatique, peu divergent et plus ou moins puissant. Les lunettes filtrantes sont obligatoires à partir de la classe 3R.

Situation – trois sources lumineuses dans le même atelier

Dans un atelier d'agencement, trois appareils émettent de la lumière. Un projecteur de chantier éclaire toute la pièce. Un niveau laser sert à tracer une ligne sur les murs. Une machine grave des panneaux au laser. L'un de ces trois appareils est de très loin le plus dangereux pour les yeux — et ce n'est pas le plus puissant.

Document 1 — Le projecteur et le niveau laser

Les deux appareils sont à la même distance du même mur. Rappel : 1 mW = 0,001 W, et 4 mm² = 0,000004 m².

Document 2 — Les classes de laser

Classe	Danger	Exemple	Lunettes filtrantes
1	Sans danger en utilisation normale	Lecteur de disque, imprimante	Non
2	Visible ; le réflexe de clignement protège	Pointeur de présentation	Non, mais ne jamais viser les yeux
3R / 3B	Dangereux en vision directe du faisceau	Niveau laser de chantier	Oui
4	Dangereux même par réflexion ; brûle aussi la peau	Machine de découpe ou de gravure	Oui, et travail en cabine fermée

Classification de la norme NF EN 60825-1, reprise par l'INRS.

Document 3 — Les lunettes filtrantes disponibles dans l'atelier

Paire	Marquage porté sur la monture
A	630 – 660 nm
B	10 600 nm
C	Lunettes de soleil, catégorie 3 — aucun marquage laser

Le niveau laser de l'atelier émet un faisceau rouge de 635 nm. La machine de gravure émet un faisceau infrarouge de 10 600 nm, donc invisible. Le nanomètre (nm) est l'unité qui sert à repérer la couleur d'une lumière.

Problématique :

Pourquoi un appareil de 2 mW met-il les yeux en danger alors qu'un projecteur de 30 W ne le fait pas, et comment se protéger de chacune de ces sources ?

Question 1 APP

À l'aide du document 2, donner la classe de chacun de ces deux appareils, puis dire si le port de lunettes filtrantes y est obligatoire.

a. Le niveau laser de chantier. b. La machine de gravure des panneaux.

a. Le niveau laser de chantier est de classe 3R : il est dangereux en vision directe du faisceau, et les lunettes filtrantes y sont obligatoires.
b. La machine de gravure est de classe 4 : c'est la classe la plus dangereuse. Les lunettes sont obligatoires, et le travail se fait en cabine fermée.

Question 2 REA

Le projecteur a une puissance de 30 W et éclaire tout le mur du document 1.

a. Calculer l'aire du mur éclairé, en mètres carrés.
b. En déduire la puissance reçue par chaque mètre carré de mur, en W/m².

a. Le mur mesure 4 m sur 3 m : \(\mathcal{A} = 4 \times 3 = 12\ \text{m}^2\).
b. On partage la puissance sur cette surface : \[\frac{30}{12} = 2{,}5\ \text{W/m}^2\] Chaque mètre carré de mur reçoit 2,5 W.

Question 3 REA

Le niveau laser a une puissance de 2 mW et concentre son faisceau sur une tache de 4 mm².

a. Convertir 2 mW en watts.
b. Calculer la puissance reçue par mètre carré dans cette tache, sachant que 4 mm² = 0,000004 m².

a. 1 mW = 0,001 W, donc \(2\ \text{mW} = 0{,}002\ \text{W}\).
b. On divise la puissance par l'aire de la tache : \[\frac{0{,}002}{0{,}000004} = 500\ \text{W/m}^2\] Dans la tache du faisceau, chaque mètre carré recevrait 500 W.
Aide au calcul : on peut simplifier en comptant les zéros — \(0{,}002 \div 0{,}000004 = 2000 \div 4 = 500\).

Question 4 ANA

a. Combien de fois la puissance totale du projecteur est-elle plus grande que celle du niveau laser ?
b. Combien de fois la puissance par mètre carré du laser est-elle plus grande que celle du projecteur ?
c. Ces deux résultats semblent se contredire. Expliquer lequel décide du danger pour l'œil, et pourquoi.

a. \(30 \div 0{,}002 = 15\,000\). Le projecteur est 15 000 fois plus puissant au total.
b. \(500 \div 2{,}5 = 200\). Le laser envoie 200 fois plus de puissance par mètre carré.
c. C'est la puissance par unité de surface qui décide. Les deux résultats ne se contredisent pas : le projecteur distribue ses 30 W sur 12 m², donc chaque point n'en reçoit presque rien ; le laser rassemble ses 0,002 W sur quelques millimètres carrés, donc chaque point en reçoit beaucoup.
Ce qui brûle la rétine, ce n'est pas la quantité de lumière émise par l'appareil, c'est ce qu'en reçoit le point de l'œil qui la reçoit. C'est la faible divergence du faisceau laser qui produit cette concentration, et elle se maintient même à plusieurs dizaines de mètres.

Question 5 ANA

Quand un faisceau laser entre dans l'œil, le cristallin le fait converger sur la rétine, exactement comme il fait converger la lumière d'un objet que l'on regarde.

Expliquer pourquoi cette mise au point rend le faisceau encore plus dangereux que ne le laisse prévoir le calcul de la question 3.

Le calcul de la question 3 donne la puissance par mètre carré dans le faisceau, c'est-à-dire sur une tache de quelques millimètres carrés. Mais l'œil ne se contente pas de recevoir cette tache : le cristallin la concentre encore, sur un point de la rétine bien plus petit.
La même puissance se retrouve donc répartie sur une surface beaucoup plus faible : la puissance par unité de surface augmente d'autant. C'est pour cela qu'un faisceau qui ne chauffe pas la main peut détruire des cellules de la rétine en une fraction de seconde.
Le même raisonnement explique qu'on ne doit jamais regarder le Soleil, même brièvement.

Question 6 REA

À l'aide du document 3, indiquer quelle paire de lunettes il faut porter dans chacun des deux cas, et justifier. Préciser aussi les paires à écarter et pourquoi.

a. Pour régler le niveau laser rouge de 635 nm. b. Pour intervenir près de la machine de gravure infrarouge de 10 600 nm.

a. La paire A, marquée 630 – 660 nm : la longueur d'onde du niveau laser, 635 nm, est bien comprise dans cet intervalle.
b. La paire B, marquée 10 600 nm : c'est exactement la longueur d'onde de la machine de gravure.
Paires à écarter. La paire A devant la machine de gravure : elle filtre le rouge, pas l'infrarouge, qui la traverserait — et comme ce faisceau est invisible, rien n'avertirait l'opérateur. La paire B devant le niveau laser : même problème dans l'autre sens. La paire C dans les deux cas : des lunettes de soleil assombrissent la lumière visible sans filtrer une longueur d'onde précise ; elles ne protègent d'aucun laser.
À retenir : des lunettes anti-laser ne sont jamais universelles. On lit le marquage de la monture et on le compare à la longueur d'onde de l'appareil.

Question 7 VAL

Un opérateur travaille sur la machine de gravure de classe 4, cabine ouverte, avec les bonnes lunettes sur le nez. Il estime être en sécurité.

Discuter cette affirmation. Qui reste exposé, et à cause de quoi ?

L'opérateur est protégé, mais lui seul, et de façon incomplète.
Un laser de classe 4 est dangereux même par réflexion : le faisceau renvoyé par une pièce métallique, une vitre ou un outil poli reste concentré, et il part dans une direction que personne n'a prévue. Cabine ouverte, ce rayon réfléchi peut atteindre n'importe qui passe dans l'atelier — un camarade, un collègue, le professeur — qui, lui, ne porte pas de lunettes et ne sait même pas qu'il vient d'être exposé.
La classe 4 brûle de plus la peau, que les lunettes ne protègent pas.
La cabine fermée est une protection collective : c'est elle qui protège tout le monde en même temps. Les lunettes ne sont qu'un EPI, et l'EPI vient toujours en dernier.

Question 8 ANA

À l'autre bout de l'atelier, un technicien soude à l'arc sans écran autour de son poste. L'arc émet des ultraviolets intenses, invisibles. Un élève qui a jeté quelques coups d'œil vers l'arc dans l'après-midi se réveille la nuit avec des douleurs aux yeux et l'impression d'avoir du sable sous les paupières.

a. Comment s'appelle cette atteinte ?
b. Pourquoi les symptômes n'apparaissent-ils que plusieurs heures après ?
c. Ce délai rend le danger plus sournois. Expliquer pourquoi.
d. Quelle protection collective aurait évité que l'élève soit exposé ?

a. C'est le coup d'arc, une inflammation de la cornée (les spécialistes parlent de kératite ou de photokératite).
b. Les ultraviolets abîment les cellules de la surface de l'œil sans qu'on sente quoi que ce soit sur le moment : ils ne chauffent pas et ne sont pas visibles. La douleur n'apparaît que lorsque ces cellules lésées se détachent, ce qui prend en général 6 à 12 heures.
c. Parce que rien n'avertit pendant l'exposition. L'élève n'a ressenti aucune gêne au moment où il regardait, donc rien ne l'a poussé à détourner les yeux ni à mettre une protection. Un danger qu'on ne sent pas est un danger contre lequel on ne se protège pas spontanément : c'est la règle écrite qui doit prendre le relais du ressenti.
d. Un écran ou des rideaux de soudure autour du poste. Le masque du soudeur ne protège que le soudeur ; l'écran protège tous ceux qui travaillent autour.
Un coup d'arc isolé guérit généralement en un à deux jours. Ce sont les expositions répétées qui laissent des traces.

Question 9 COM

Rédiger, en quatre à six lignes, la consigne de sécurité à afficher à l'entrée de cet atelier. Elle doit dire ce qui est dangereux, ce qu'il faut porter et ce qui est interdit, dans un langage compris par quelqu'un qui entre pour la première fois.

Exemple de consigne :
« ATELIER — RAYONNEMENTS DANGEREUX. Cet atelier utilise un niveau laser de classe 3R, une machine de gravure laser de classe 4 et un poste de soudure à l'arc. Le faisceau de la machine de gravure est invisible et reste dangereux après réflexion sur une surface brillante. Port obligatoire des lunettes filtrantes portant la longueur d'onde de l'appareil utilisé — des lunettes de soleil ne protègent de rien. La machine de gravure ne fonctionne que cabine fermée. Ne jamais regarder un arc de soudure, même une seconde : la douleur n'arrive que la nuit suivante. »

Critères d'évaluation : les trois thèmes doivent apparaître — les dangers nommés, les protections obligatoires, les interdits — et le texte doit rester court et lisible de loin. Une consigne qui oublie la réflexion ou le caractère invisible des faisceaux est incomplète.

🚀 Pour aller plus loin ANA

On trouve dans le commerce des pointeurs laser vendus comme des jouets. Certains, achetés en ligne, annoncent « 5 mW » sur l'emballage mais en délivrent bien davantage. Pointer un tel appareil vers une personne, un véhicule ou un avion est puni par la loi.

En t'appuyant sur ce que tu viens de calculer, explique pourquoi un objet aussi petit et aussi peu coûteux peut causer une lésion définitive.

Parce que le danger ne vient ni de la taille de l'objet, ni de son prix, ni même de sa puissance totale — qui reste minuscule — mais de la concentration de cette puissance. Un pointeur rassemble quelques milliwatts sur une tache de quelques millimètres carrés, et l'œil concentre encore ce faisceau sur la rétine.
Deux aggravations s'ajoutent. Le faisceau ne s'élargit presque pas : il reste dangereux à des dizaines, voire des centaines de mètres. Et la puissance réelle d'un appareil non contrôlé peut dépasser largement celle annoncée, ce qui fait passer un « jouet » en classe 3B ou 4 sans que l'acheteur le sache.
Les cellules de la rétine détruites ne se régénèrent pas : la tache aveugle qui en résulte est définitive.

📚 À retenir

Réponse à la problématique : ce qui blesse l'œil n'est pas la puissance totale d'une source, mais sa puissance rapportée à la surface éclairée. Le projecteur de 30 W répartit sa lumière sur 12 m² ; le laser de 2 mW la concentre sur 4 mm², et l'œil la concentre encore. On se protège avec des lunettes marquées pour la longueur d'onde de l'appareil, et pour la classe 4, avec une cabine fermée.

Un faisceau laser est monochromatique, peu divergent et plus ou moins puissant.
Lunettes filtrantes obligatoires à partir de la classe 3R ; la classe 4 est dangereuse même par réflexion et brûle aussi la peau.
Des lunettes anti-laser filtrent une longueur d'onde : celle qui est marquée dessus. Des lunettes de soleil ne protègent d'aucun laser.
Les ultraviolets de la soudure à l'arc provoquent le coup d'arc, qui n'apparaît que 6 à 12 heures plus tard : l'absence de douleur immédiate n'est pas un signe de sécurité.
La protection collective — cabine fermée, écran de soudure — protège tout l'atelier ; les lunettes et le masque ne protègent que celui qui les porte.

📚 Cette activité s'appuie sur §5 (Sécurité face aux sources lumineuses) de la leçon Ch01. Sources : norme NF EN 60825-1 pour les classes de laser, documentation INRS pour le coup d'arc.