a) 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 vắi cịc chỉm sịng thềng thđêng :
− Tia laze có tính đơn sắc rất cao. Độ sai lệch tỉ đối của tần số ánh sáng do laze phát ra có thể chỉ bằng 10−15.
− Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phôtôn trong chùm có cùng tần số và cùng pha).
− Tia laze là chùm sáng song song (có tính
ệỡnh hđắng cao).
−Tia laze cã cđêng ệé lắn. ChỬng hỰn, tia laze rubi (hăng ngảc) cã cđêng ệé tắi 106 W/cm2.
f f Δ ChÊt láng fluorexein khi ệđĩc
chiếu sáng bằng tia tử ngoại thì
phát ánh sáng màu lục và ngừng phát sáng rất nhanh sau khi ngừng chiếu sáng.
Tinh thÓ kỳm sunfua khi ệđĩc chiếu sáng bằng tia tử ngoại, hoặc bằng tia Rơn-ghen, thì phát ra ánh sáng nhìn thấy.
Các loại sơn vàng, xanh, đỏ...
quét trên một số biển báo giao thông, hoặc ở đầu các cọc chỉ giới
ệđêng cã thÓ lộ chÊt lẹn quang cã thời gian phát quang kéo dài khoờng vội phẵn mđêi giẹy.
Dựa vào thuyết phôtôn hãy giải thích tại sao λ’ > λ.
Laze là thuật ngữ phiên âm từ tiếng Anh LASER, đó là từ ghép của các chữ cái đầu tiên của cụm từ tiÕng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, có nghĩa là sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cảm ứng (còn gọi là phát xạ kích thích).
Ba-xèp
(Nicolai Basov, nhộ vẺt lÝ ngđêi Liên Xô (cũ), một trong các nhà vật lí đã chế tạo laze đầu tiên, giải
Nô-ben năm 1964)
C2
Nhð vậy có thể xem laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc rÊt cao vộ cã cđêng ệé lắn.
Nguyên tắc phát quang của laze dựa trên việc ứng dụng hiỷn tđĩng phịt xỰ cờm ụng (xem Bội ệảc thếm).
b) Các loại laze
Laze ệđĩc chạ tỰo ệẵu tiến lộ laze hăng ngảc (rubi). Ngộy nay, ngđêi ta ệở chạ tỰo ệđĩc hộng chôc loỰi laze rớn khịc nhau, trong số đó có loại có công suất lớn nhð laze thuỷ tinh pha nêođim có thể đạt công suất 20 tỉ oát mỗi xung. Ngoài laze rắncòn có laze khí(nhð laze He −Ne, CO2, Ar, N2,...).
ậẳc biỷt, phời kÓ ệạn cịc loỰi laze bịn dÉn lộ loỰi ệđĩc dỉng phổ biến nhất hiện nay.
c) Một số ứng dụng của tia laze
−Tia laze có ðu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến (nhð truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ,...).
− Tia laze ệđĩc dỉng nhđ dao mữ trong phÉu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt),...
−Tia laze ệđĩc dỉng trong cịc ệẵu ệảc ệỵa CD, bút trỏ bảng,...
−Ngoội ra, tia laze cưn ệđĩc dỉng ệÓ khoan, cớt, tôi,... chính xác các vật liệu trong công nghiệp.
Ka-xle
(Alfred Kastler, 1902 −1984, nhộ vẺt lÝ ngđêi Phịp, giời Nề-ben 1966 do các công trình nghiên cứu
về laze (về bơm quang học))
Hình 49.1Laze khí đang hoạt động.
1. Nếu mét sè vÝ dô vÒ hiỷn tđĩng phịt quang. Phẹn biỷt lẹn quang vộ huúnh quang.
2. Phát biểu định luật Xtốc về sự phát quang.
3. Laze là gì ? Nêu một số ứng dụng của tia laze.
1. ánh sáng huỳnh quang là ánh sáng
A. tồn tại trong thời gian dài hơn 10–8s sau khi tắt ánh sáng kích thích.
B. hầu nhð tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.
bài tập c©u hái
C. cã bđắc sãng nhá hển bđắc sãng ịnh sịng kÝch thÝch.
D. do cịc tinh thÓ phịt ra, khi ệđĩc kÝch thÝch bỪng ịnh sịng Mẳt Trêi.
2. ánh sáng lân quang là ánh sáng
A. ệđĩc phịt ra bẻi cờ chÊt rớn, chÊt láng lÉn chÊt khÝ.
B. hầu nhð tắt ngay sau khi tắt ánh sáng kích thích.
C. có thể tồn tại trong thời gian dài hơn 10–8s sau khi tắt ánh sáng kích thích.
D. cã bđắc sãng nhá hển bđắc sãng ịnh sịng kÝch thÝch.
Sự nhìn thấy màu sắc
Mọi màu sắc mà ta nhìn thấy đều do tác dụng tổng hợp (hoà trộn) lên mắt ta của các ánh sịng ệển sớc (mộu) khịc nhau vắi cđêng ệé khịc nhau. Nãi cịch khịc, mải mộu sớc ta nhừn thấy đều do sự “trộn màu” mà có.
Theo lí thuyết ba màu sơ cấp (hay ba màu cơ
bờn) cựa Y-ẹng, mải ịnh sịng mộu ệÒu ệđĩc tỰo thành từ ba ánh sáng màu sơ cấp : đỏ, lục và lam nhạt (màu lơ). Tuỳ theo tỉ lệ giữa ba thành phần cơ bản này mà có thể tạo ra các ánh sáng màu khác nhau.
Nếu trộn lẫn (“cộng”) hai màu sơ cấp với nhau thừ ta ệđĩc mét mộu thụ cÊp. Sẻ dỵ cã tến gải ệã, vừ
nó là sản phẩm tạo ra từ hai màu sơ cấp. Chẳng hạn, ánh sáng đỏ trộn với ánh sáng lục, cho ta ánh sáng thứ cấp vàng (Hình 49.2).
ẻtivi mộu, ờnh mộu ệđĩc tỰo ra theo cịch ỘcéngỢ nãi trến. Nạu nhừn kỵ vộo mẳt trđắc mộn hình tivi, ta thấy có rất nhiều chấm cách đều nhau, sắp xếp theo từng nhóm ba chấm một.
Mỗi chấm làm bằng một loại vật liệu phát ra ánh sáng khi bị kích thích bằng tia êlectron.
Ngđêi ta dỉng ba loỰi vẺt liỷu khịc nhau ệÓ tỰo ra chÊm mộu ệá, chÊm mộu lôc, chÊm mộu lam. BỪng cịch ệiÒu khiÓn cđêng ệé tia ếlectron chiạu vộo cịc chÊm, ngđêi ta lộm cho cđêng ệé ịnh sịng phịt ra tõ cịc chÊm ệã biạn ệữi, mẫi chÊm ụng vắi mét mộu sể cÊp. Vừ
các chấm ở gần nhau, các màu sơ cấp đó hoà trộn nhau theo cách “cộng”, nên tạo ra nhiều màu. Nhờ vậy, ta có ảnh màu hiện trên màn hình tivi.
Em cã biÕt ?
tía nhạt
Hình 49.2Sự hoà trộn màu từ ba màu sơ cấp.
Bài Đọc thêm
cấu tạo và hoạt động của laze
Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của laze dựa vào sự phát xạ cảm ứng, việc tạo ra sự đảo mẺt ệé (mềi trđêng hoỰt tÝnh) vộ hép céng hđẻng quang hảc.
•Phát xạ cảm ứng
LÝ thuyạt vÒ phịt xỰ cờm ụng (hay phịt xỰ kÝch thÝch) do Anh-xtanh ệÒ xđắng nẽm 1917, cã nội dung nhð sau : Nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phềtền cã nẽng lđĩng ε= hf, mộ bớt gẳp mét phềtền cã nẽng lđĩng εỖ ệóng bỪng hf, bay lđắt qua nã, thừ lẺp tục nguyến tỏ ệã còng phịt ra phềtền ε, cã cỉng nẽng lđĩng vộ bay cỉng phđểng vắi phềtền εỖ. Hai sãng ệiỷn tõ ụng vắi hai phềtền εvộ εỖlộ hai sãng kạt hĩp. Nhê
ệã cã thÓ tỰo ra chỉm sịng song song cã cđêng ệé mỰnh găm cịc phềtền kạt hĩp.
ỚMềi trđêng hoỰt tÝnh
Trong ệiÒu kiỷn bừnh thđêng, sè nguyến tỏ ẻ mục nẽng lđĩng cao E2(ẻ trỰng thịi kÝch thÝch) luôn có mật độ nhỏ hơn ở mức thấp E1. Thế nhðng, trong những điều kiện đặc biệt, có thể tỰo ra sù ệờo mẺt ệé, nghỵa lộ mục trến lỰi chụa nhiÒu nguyến tỏ hển mục dđắi. Mềi trđêng cã sù ệờo mẺt ệé nhđ vẺy gải lộ mềi trđêng hoỰt tÝnh. Nã cã ệẳc ệiÓm sau ệẹy : Mét phềtền có tần số f gây ra bức xạ cảm ứng, cho ta hai phôtôn kết hợp có cùng tần số f (phôtôn ban
đầu và phôtôn phát xạ cảm ứng) (Hình 49.3) ; hai phôtôn này lại gây ra bức xạ cảm ứng, sinh ra bèn phềtền kạt hĩp... Vừ mẺt ệé nguyến tỏ ẻ mục nẽng lđĩng cao E2rÊt lắn, nến trong một thời gian ngắn, có rất nhiều nguyên tử chuyển xuống mức E1, và do đó, số phôtôn kết hĩp ệđĩc tỰo ra rÊt lắn. Kạt quờ lộ, chỉm sịng khềng nhọng khềng bỡ mềi trđêng hÊp thô, mộ trịi lỰi, ệđĩc khuạch ệỰi lến.
Ớ Sù khuạch ệỰi nhđ thạ lỰi cộng ệđĩc nhẹn lến, nạu ta lộm cho cịc phềtền kạt hĩp ệi lỰi nhiÒu lẵn trong mềi trđêng, bỪng cịch bè trÝ hai gđểng song song ẻ hai ệẵu, trong ệã cã mét gđểng (gđểng G2) lộ bịn mỰ (cho khoờng 50%cđêng ệé chỉm sịng tắi truyÒn qua nã) (Hừnh 49.4), hừnh thộnh hép céng hđẻng quang hảc, tỰo ra chỉm phềtền rÊt mỰnh cỉng pha.
(Khoờng cịch giọa hai gđểng thoờ mởn ệiÒu kiỷn céng hđẻng quang hảc).
Sau khi phờn xỰ mét sè lẵn lến hai gđểng, phẵn lắn phềtền sỳ ệi qua gđểng bịn mỰ vộ tỰo thành tia laze.
1.Khi một chùm ánh sáng thích hợp chiếu vào mặt một tấm kim loại thì các êlectron ẻ mẳt kim loỰi bỡ bẺt ra, ệã lộ hiỷn tđĩng quang ệiỷn ngoội, gải tớt lộ hiỷn tđĩng quang điện.