slide bài giảng vật lí 12 tiết 34 sơ lược về laze

Trả lời: - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng l ợng En sang trạng thái dừng có năng l ợng thấp hơn Em thì nó phát ra một phôtôn có năng l ợng đúng bằng hiệu En - Em h.

vÒ dù héi gi¶ng gi¸o viªn d¹y giái tØnh th¸i b×nh

m«n vËt lÝ líp 12 n¨m häc 2008- 2009

Kiểm tra bài cũ

Câu hỏi: Trình bày tiên đề Bo về sự bức xạ và hấp thụ năng l ợng của

nguyên tử?

Trả lời:

- Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng l ợng (En) sang

trạng thái dừng có năng l ợng thấp hơn (Em) thì nó phát ra một phôtôn

có năng l ợng đúng bằng hiệu En - Em

h.f = En - Em

- Nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng l ợng (Em) mà hấp thụ

đ ợc một phôtôn có năng l ợng đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng l ợng cao (En).

khai m¹c thÕ vËn héi Olimpic B¾c Kinh

n¨m 2008

H×nh ¶nh chóng ta võa quan s¸t ® îc lµ nh÷ng chïm ¸nh s¸ng cã mµu s¾c sÆc sì víi nhiÒu mµu s¾c kh¸c nhau VËy

c¸c ¸nh s¸ng nµy lµ ¸nh s¸ng g×? Nã ph¸t ra tõ ®©u?

H×nh ¶nh chóng ta võa quan s¸t ® îc lµ nh÷ng chïm ¸nh s¸ng cã mµu s¾c sÆc sì víi nhiÒu mµu s¾c kh¸c nhau VËy

c¸c ¸nh s¸ng nµy lµ ¸nh s¸ng g×? Nã ph¸t ra tõ ®©u?

§Ó t×m hiÓu vÒ laze, chóng ta h·y ®i xÐt lÞch

sö ph¸t triÓn cña 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- xèp

Bài 34: Sơ l ợc về laze

I Cấu tạo và hoạt động của laze

Chúng ta th ờng 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 sỏng phỏt ra một chựm sỏng cường độ lớn dựa trờn việc ứng dụng hiện tượng phỏt xạ cảm ứng

- Chựm bức xạ phỏt ra cũng được gọi là chựm tia laze

Chúng có nghĩa là: Máy khuếch đại ánh sáng bằng sự 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 h ớng.

- Tính kết hợp cao và c ờng độ lớn.

Cõu hỏi Laze là một nguồn sỏng mới, khỏc hẳn với cỏc chựm sỏng thụng thường Vậy laze cú đặc

điểm gỡ?

Bài 34: Sơ l ợc về laze

I Cấu tạo và hoạt động của laze

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng Laze hoạt động

dựa trên nguyên

tắc nào?

- Nguyên tắc hoạt động quan trọng nhất của Laze là sự phát xạ cảm ứng

- Lý thuyết về sự phát xạ cảm ứng:

Quan sát hiện t ợng sau và trả lời câu

hỏi.

Ethấp

Ecao

Câu hỏi Hiện t ợng gì sẽ xảy ra nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng l ợng  =hf hf mà bắt gặp một phôtôn có năng l ợng ’ đúng bằng hf bay l ớt qua

nó?

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

năng l ợng ’ đúng bằng hf bay l ớt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn  (phôtôn  đ ợc gọi là phôtôn phát 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 l ợng  = hf, bắt gặp một

phôtôn có năng l ợng ’ đúng bằng hf bay l ớt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn  (phôtôn  đ ợc gọi là

phôtôn phát xạ cảm ứng).

+ Phôtôn  có cùng năng l ợng, bay cùng ph ơng 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, có đặc điểm, tính chất gì giống nhau?

Quan sát hiện t ợng sau và trả lời câu

hỏi.

Bài 34: Sơ l ợc 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 nh 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 l ợng  = hf, bắt gặp một phôtôn có

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

+ Phôtôn  có cùng năng l ợng, bay cùng ph ơng với phôtôn ’

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

từ ứng với phôtôn ’

Như vậy, nếu cú một phụtụn ban đầu bay qua một loạt nguyờn tử đang

ở trong trạng thỏi kớch thớch thỡ số phụtụn sẽ tăng lờn theo cấp số nhõn

Câu hỏi thảo luận.

Dựa vào lý thuyết phát xạ cảm ứng, hãy giải thích các đặc

điểm của laze?

Bài 34: Sơ l ợc 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 tr ờng phát xạ, ta có thể tạo

ra đ ợc mấy loại laze?

- Tuỳ vào vật liệu phát xạ (Môi tr ờng hoạt tính), ng ời 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 đ ợc mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.

+ Mặt (1) đ ợc mạ Bạc trở thành g ơng phẳng G1.

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

+ Hai g ơng G1, G2 song song và có mặt phản xạ đối diện nhau.

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

b Cơ chế phát tia laze

I Cấu tạo và hoạt động của 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 phát tia laze

Bài 34: Sơ l ợc 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

a Cấu tạo của laze hồng ngọc

- D ùng đèn phóng điện xenon để chiếu sáng mạnh thanh rubi và đ a 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

I Cấu tạo và hoạt động của laze

1 Laze là gì?

2 Sự phát xạ cảm ứng

3 Cấu tạo của Laze

ii Một vài ứng dụng của laze

Câu hỏi Nêu một vài ứng dụng quan trọng của tia laze trong các lĩnh vực nh y học, thông tin liên lạc,

công nghiệp

-Trong y học: Tia laze đ ợc dùng nh một dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi nh

mắt, mạch máu …Ngoài ra tia laze còn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da Ngoài ra tia laze còn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da.

- Tia laze đ ợc sử dụng trong liên lạc vô tuyến: vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ …Ngoài ra tia laze còn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da ,tia laze đ ợc sử dụng tốt trong việc truyền tin bằng cáp quang.

- Trong công nghiệp: Tia laze có c ờng độ lớn và tính định h ớng cao nên nó đ ợc ứng dụng để khoan, cắt, tôi …Ngoài ra tia laze còn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da chính xác trên nhiều chất liệu.

- Ngoài ra tia laze còn đ ợc ứng dụng rất hiệu quả trong các lĩnh vực khác nh : giáo dục, an toàn giao thông, trắc địa,…Ngoài ra tia laze còn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da.

Bút chỉ bảng

Biển báo an toàn giao thông

Dao laze dùng để phẩu thuật

Tia laze dùng trong liên lạc vô tuyếnTôi 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 c ờng độ lớn dựa trên nguyên tắc của hiện t ợng phát xạ cảm ứng.

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

C Tia laze là một chùm sáng có c ờng độ lớn.

D Tia laze có tính đơn sắc, tính định h ớng 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: Ng ời ta tạo đ ợc các loại laze khác nhau là do:

A C ờng độ của ánh sáng kích thích khác nhau.

B Môi tr ờng hoạt tính khác nhau.

C Cấu tạo của hai g ơng phẳng khác nhau.

D Môi tr ờng hoạt tính nh nhau, công suất ánh sáng kích thích khác nhau.

B

1 CÊu t¹o chung cña laze:

1) Buồng cộng hưởng (vùng bị

kích thích)

2) Nguồn nuôi (năng lượng bơm

vào vùng bị kích thích)

3) Gương phản xạ toàn phần

4) Gương bán mạ

5) Tia laser

2 Nguån ph¸t laze.