Laser và ứng dụng

Mục tiêu 1 - Mô tả được sơ đồ thay đổi mức năng lượng và sơ đồ cơ bản của một máy phát Laser, tác dụng của các bộ phận trong sơ đồ.. Khái niệm về bức xạ cảm ứng.- Sự phát xạ tự động Một

Trường cao đẳng y tế hà tĩnh

Chi đoàn giáo viên

C¾t c«ng nghÖ cao §Üa CD

Dựng dụng cụ vi phẫu để tạo lớp vạt giỏc mạc rất mỏng, sau đú lật lờn

Tia Laser sẽ tỏc động trực tiếp lờn nờn nhu mụ giỏc mạc làm bốc hơi một phần mụ giỏc mạc để tạo hiệu quả điều trị, sau đú vạt được đậy trở lại

Phương pháp Phẫu thuật LASIK (điều trị

các tật khúc xạ)

Bài 9

Thực hiện: Phan Văn Phú Cường

Mục tiêu

1 - Mô tả được sơ đồ thay đổi mức năng lượng và sơ đồ cơ bản của một máy phát Laser, tác dụng của các bộ phận trong sơ đồ.

2 - Trình bày được quá trình hoạt động của laser rắn.

3 - Trình bày được các tính chất của chùm tia laser.

4 - Kể ra được các ứng dụng của tia Laser trong điều trị

1 Khái niệm về bức xạ cảm ứng.

- Sự phát xạ tự động

Một tập hợp hạt vi mô có thể nằm ở trạng thái ứng với các mức năng lư ợng xác định, gián đoạn W1, W2, W3, Các hạt ở mức năng lượng cao …

hơn có thể chuyển về mức năng lượng thấp hơn, nhất là mức năng lư ợng thấp nhất W1, tương ứng với một hạt khi chuyển mức sẽ phát ra photon có năng lượng xác định theo biểu thức:

h.f = Wcao-Wthấp Ngược lại, khi chùm photon chiếu tới thì sẽ xảy ra hiện tượng chuyển mức năng lượng từ thấp lên cao do hấp thụ photon tần số f

W

1

W

E=h.f

2

W

1

W

E=h.f

Photon bức

xạ Năng lượng

E=h.f

Các mức năng lượng

Nguyên tử

chuyển mức

(cao  thấp)

- Phát xạ cảm ứng (bức xạ cảm ứng, bức xạ cưỡng bức)

Nếu ta tác dụng lên hệ một trường nào đấy mà tần số sóng tới cộng hư ởng với tần số của photon chuyển mức tự động, thì với một xác suất nào

đó, sóng tới có khả năng gây ra sự chuyển mức năng lượng từ Wcao xuống Wthấp kèm theo sự phát xạ photon có năng lượng h.f

2

W

1

W

E=h.f

2

W

1

2

W

1

W E=h.f

2

W

1

W

Sự chuyển dời mức năng lượng của hạt (nguyên tử, phân tử) dưới ảnh hư ởng của trường bức xạ gọi là chuyển dời cảm ứng, còn bức xạ phát ra là bức xạ cảm ứng hay bức xạ cưỡng bức

2 Laser và máy phát tia laser

Sơ đồ thay đổi mức năng lượng và phát tia laser

3

W

Bước chuyển Laser

2

W

1

W

- Sự chuyển mức năng lượng W4 W3  W2 không kèm theo phát quang

- Sự chuyển mức W2  W1 là bước chuyển phát ra photon ánh sáng, tác nhân tạo ra tia Laser.

- Bước chuyển từ W1 lên W2, W3, W4 là quá trình cấp năng lượng kích thích laser, gọi là bơm năng lượng “ ”

thích laser, gọi là bơm năng lượng “ ”

Sơ đồ máy phát Laser

1 Môi trường Laser

2 Bơm năng lượng

3 Gương phản xạ toàn phần

4 Gương phản xạ một phần

5 Chùm laser ra

Các tia laser đầu tiên sinh ra trong môi trường laser phản xạ đi lại trong môi trường, kích thích môi trường làm phát ra hàng loạt các tia khác Các tia laser qua gương phản xạ một phần ra ngoài, tạo thành lối ra

Sơ đồ máy phát laser rắn và quá trình hoạt động

Thanh Ru bi

Chùm Laser ra

Gương phản xạ 100%

Gương phản xạ 95%

Buồng cộng hưởng có

bề mặt phản xạ ánh sáng

Nguồn

điện cho đèn Xenon

Sơ đồ máy phát laser rắn

a) Kích thích, t ạ ạo cỏc o cỏc photon b) Các photon bị kích thích và phản xạ qua

lại hai mặt gương của buồng cộng hưởng

Quá trình hoạt động của laser rắn (3 bước)

c) Khi các photon bị kích thích và phản xạ qua lại hai mặt gương của buồng cộng hưởng đủ mạnh sẽ qua gương phản xạ một phần ra ngoài tạo thành chùm tia

(Gương) 95%

Gương 100%

Anot

Catot

Hỗn hợp khí He - Ne

Laser

ở laser khí người ta thường sử dụng máy phát tần số cao để bơm năng lượng

Bơm năng lượng bằng máy phát cao tần

Đầu ra môi trường

hoạt động vát

chéo, tạo hiệu quả

lăng kính

tăng thêm khả

năng chon lựa màu

ánh sáng

Mô tả quá trình hoạt động của laser khí

- Kích thích môi trường phát ra photon ( Cho máy phát cao tần hoạt động)

- Các photon bị kích thích và phản xạ qua lại hai mặt gương của buồng cộng hưởng

- Khi bức xạ trong buồng cộng hưởng đủ mạnh sẽ qua gương phản xạ một phần ra

3 Tính chất của chùm tia Laser

-Tính chất của chùm ánh sáng: tia laser là ánh sáng nên nó có đầy đủ tính chất của chùm sáng: Giao thoa, nhiễu xạ, phản xạ, khúc xạ …

- Tính chất đặc biệt:

+ Tính kết hợp: các sóng phát ra từ các nguyên tử cùng pha.

+ Tính đơn sắc: tia laser phát ra có cùng một bước sóng tia laser phát ra có cùng một bước sóng, tính đơn sắc

rất cao

-12

Δf

10

+ Tính định hướng: Có thể tập trung chùm laser thành chùm song song với góc phân kỳ cực nhỏ

với góc phân kỳ cực nhỏ

+ Mật độ công suất cao: Có thể hội tụ chùm laser vào một điểm tại tụ

điểm, mật độ dòng năng lượng cực cao (tới 50W/cm2) trên một đơn vị diện tích dưới mức tế bào.

Câu hỏi trắc nghiệm

1 Một trong các cơ sở để tạo ra chùm tia laser là:

2 Nguyên nhân có các tính chất đặc biệt của tia laser:

A Do sự phát xạ của các nguyên tử xảy ra đồng thời

B Do nguyên tử môi trường laser cùng loại

C Do môi trường laser có năng luợng rất cao

E Cả A, B, C đều đúng