Bài giảng bài sơ lược tia laze vật lý 12 (3)

CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE Dao mổ laze Dùng tia laze tôi kim loại Chúng ta thường nghe thuật ngữ Laze trong nhiều lĩnh vực khác nhau: y học, quân sự, kỹ thuật, thông tin liên lạc…V

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 12

SƠ LƢỢC VỀ LAZE

KIỂM TRA BÀI CŨ

CÂU HỎI: TRÌNH BÀY TIÊN ĐỀ BO VỀ SỰ BỨC XẠ VÀ HẤP

THỤ NĂNG LƢỢNG CỦA NGUYÊN TỬ?

Trả lời:

- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lƣợng (En) sang trạng thái dừng có năng lƣợng thấp hơn (Em) thì nó phát ra một

phôtôn có năng lƣợng đúng bằng hiệu En - Em

h.f = En - Em

- Nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lƣợng (Em) mà hấp thụ đƣợc một phôtôn có năng lƣợng đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lƣợng cao (En)

Một số hình ảnh về lễ khai mạc thế vận hội Olimpic Bắc Kinh

năm 2008

Hình ảnh chúng ta vừa quan sát đƣợc là những chùm ánh sáng có màu sắc sặc sỡ với nhiều màu sắc khác nhau Vậy

các ánh sáng này là ánh sáng gì? Nó phát ra từ đâu?

Để tìm hiểu về laze, chúng

ta hãy đi xét lịch sử phát

triển của laze

Năm 1958, các nhà bác học Nga và Mĩ, nghiên cứu độc lập với nhau,

đã chế tạo thành công laze đầu tiên

Đó là một loại nguồn sáng mới, phát ra chùm sáng gọi là tia laze,

có đặc điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường

BA- XỐP

BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

Dao mổ laze Dùng tia laze tôi kim loại

Chúng ta thường nghe thuật ngữ Laze trong nhiều lĩnh vực khác nhau: y học, quân sự, kỹ thuật, thông tin liên lạc…Vậy Laze là gì? Nó hoạt động theo nguyên lý nào?

1 Laze là gì?

Laze là từ phiên âm của tiếng Anh Laser (Light

Amplifier by Stimulated Emission of Radiation)

a Khái niệm

- Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng

- Chùm bức xạ phát ra cũng được gọi là chùm tia laze

phát xạ cảm ứng

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

a Khái niệm

1 Laze là gì?

b Đặc điểm của laze

- Tính đơn sắc cao

- Tính định hướng

- Tính kết hợp cao và cường độ lớn

Câu hỏi Laze là một nguồn sáng mới, khác hẳn với các chùm sáng thông thường Vậy laze có đặc

điểm gì?

BÀI 34: SƠ LƯỢC VỀ LAZE

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 Laze là gỡ?

2 Sự phỏt xạ cảm ứng Laze hoạt động

dựa trên nguyên

tắc nào?

- Nguyờn tắc hoạt động quan trọng nhất của Laze là sự phỏt xạ cảm ứng

- Lý thuyết về sự phỏt xạ cảm ứng:

Quan sỏt hiện tượng sau và trả lời cõu hỏi

Ethấp

Ecao

Cõu hỏi Hiện tượng gỡ sẽ xảy ra nếu một nguyờn tử đang ở trạng thỏi kớch thớch sẵn sàng phỏt ra một phụtụn cú năng lượng  =hf mà bắt gặp một phụtụn cú năng lượng ’ đỳng bằng hf bay lướt

qua nú?

+ Nếu một nguyờn tử đang ở trong trạng thỏi kớch thớch, sẵn sàng phỏt ra một phụtụn cú năng lượng  = hf, bắt gặp một phụtụn cú

năng lượng ’ đỳng bằng hf bay lướt qua nú, thỡ lập tức nguyờn tử này cũng phỏt ra phụtụn  (phụtụn  được gọi là phụtụn phỏt xạ

cảm ứng)

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng

+ Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn

sàng phát ra một phôtôn có năng lượng  = hf, bắt gặp một

phôtôn có năng lượng  ’ đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn  (phôtôn  được gọi là phôtôn phát xạ cảm ứng)

+ Phôtôn  có cùng năng lượng, bay cùng phương với phôtôn  ’ + Sóng điện từ ứng với phôtôn  hoàn toàn cùng pha với sóng điện từ ứng với phôtôn ’

Câu hỏi Phôtôn phát xạ  và phôtôn tới ’có đặc điểm, tính chất

gì giống nhau?

Quan sát hiện tượng sau và trả lời câu

hỏi

BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng

E thấp

Ecao

Câu hỏi Nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thì số phôtôn tạo thành sẽ tăng nhƣ thế

nào?

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng

+ Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng  = hf, bắt gặp một phôtôn có

năng lượng ’ đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn 

+ Phôtôn  có cùng năng lượng, bay cùng phương với phôtôn ’

+ Sóng điện từ ứng với phôtôn  hoàn toàn cùng pha với sóng điện

từ ứng với phôtôn ’

Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang

ở trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân

Câu hỏi thảo luận

Dựa vào lý thuyết phát xạ cảm ứng, hãy giải thích các đặc điểm của laze?

BÀI 34: SƠ LƯỢC VỀ LAZE

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng

3 Cấu tạo của Laze

Câu hỏi

Dựa vào môi trường phát

xạ, ta có thể tạo ra được

mấy loại laze?

- Tuỳ vào vật liệu phát xạ (Môi trường hoạt tính), người ta tạo ra laze

rắn, laze lỏng, laze khí

Xét cấu tạo của một laze rắn (Laze rubi)

Câu hỏi

Nêu cấu tạo của rubi (hồng ngọc) Cơ chế phát ánh sáng của rubi?

-Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3

- á nh sáng đỏ của hồng ngọc do iôn Crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản Đó cũng là màu của tia laze

a Cấu tạo của laze hồng ngọc

Câu hỏi Trình bày cấu tạo của laze hồng ngọc? Vai trò của các bộ phận trong laze hồng ngọc?

- Thanh rubi hình trụ (A) hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh + Mặt (1) được mạ Bạc trở thành gương phẳng G1

+ Mặt (2) là mặt bán mạ (gương phẳng G2), là một lớp mạ mỏng để cho khoảng 50% cường độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua

+ Hai gương G1, G2 song song và có mặt phản xạ đối diện nhau

- Đèn phóng điện Xenon: dùng để chiếu sáng mạnh thanh rubi và đưa một số lớn iôn Crôm lên trạng thái kích thích

b Cơ chế phát tia laze

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng

3 Cấu tạo của Laze

a Cấu tạo của laze hồng ngọc

Câu hỏi

Nêu cơ chế phát ra tia laze của laze rubi? Màu sắc của tia laze?

G1

G2

b Cơ chế phỏt tia laze

BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 Laze là gỡ?

2 Sự phỏt xạ cảm ứng

3 Cấu tạo của Laze

a Cấu tạo của laze hồng ngọc

- Dùng đèn phóng điện xenon để chiếu sáng mạnh thanh rubi và đa một số lớn iôn Crôm lên trạng thái kích thích

- Nếu cú một ion Crụm bức xạ theo phương vuụng gúc với hai gương thỡ ỏnh sỏng sẽ phản xạ đi lại nhiều lần giữa hai gương và sẽ làm cho một loạt ion Crụm phỏt xạ cảm ứng Ánh sỏng sẽ được khuếch đại lờn nhiều lần

- Chựm tia laze màu đỏ được lấy ra từ gương bỏn mạ G2(phần lớn phụtụn sẽ đi qua gương bỏn mạ và tạo thành tia laze)

G1

G2

1 Laze là gỡ?

2 Sự phỏt xạ cảm ứng

3 Cấu tạo của Laze

II MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA LAZE

Cõu hỏi Nờu một vài ứng dụng quan trọng của tia laze trong cỏc lĩnh vực như y học, thụng tin liờn

lạc, cụng nghiệp

-Trong y học: Tia laze đƣợc dựng nhƣ một dao mổ trong cỏc phẫu thuật tinh vi nhƣ mắt, mạch mỏu…Ngoài ra tia laze cũn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da

- Tia laze đƣợc sử dụng trong liờn lạc vụ tuyến: vụ tuyến định vị, liờn lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ…,tia laze đƣợc sử dụng tốt trong việc truyền tin bằng cỏp quang

- Trong công nghiệp: Tia laze có cờng độ lớn và tính định hớng cao nên nó đợc ứng dụng để khoan, cắt, tôi …chính xác trên nhiều chất liệu

- Ngoài ra tia laze còn đợc ứng dụng rất hiệu quả trong các lĩnh vực khác nh: giáo

dục, an toàn giao thông, trắc địa,…

Biển bỏo an toàn giao thụng

Dao laze dựng để phẩu thuật

Tia laze dựng trong liờn lạc vụ tuyến Tụi kim loại bằng laze

GHI NHỚ

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE

1 KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM CỦA LAZE

2 LÝ THUYẾT VỀ SỰ PHÁT XẠ CẢM ỨNG

3 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE RẮN (LAZE HỒNG NGỌC)

4 CÁC LOẠI LAZE

II ỨNG DỤNG CỦA LAZE TRONG MỘT SỐ LĨNH VỰC

Câu 1: Kết luận nào sau đây là không đúng khi nói về tia laze?

A.Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng có cường độ lớn dựa trên nguyên tắc của hiện tượng phát xạ cảm ứng

B Chùm bức xạ phát ra không phải là chùm tia laze

C Tia laze là một chùm sáng có cường độ lớn

D Tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng và tính kết hợp cao

S

CỦNG CỐ

Câu 2: Chùm sáng laze do rubi (hồng ngọc) phát ra có màu:

A Đỏ

B Xanh lam

C Vàng

D Tím

A

Câu 3: Người ta tạo được các loại laze khác nhau là do:

A Cường độ của ánh sáng kích thích khác nhau

B Môi trường hoạt tính khác nhau

C Cấu tạo của hai gương phẳng khác nhau

D Môi trường hoạt tính như nhau, công suất ánh sáng kích thích khác nhau

B