[embed]https://www.youtube.com/watch?v=jOEB4XsNLQI[/embed]
Bạn đang xem: Nguyên Tắc Hoạt Động Của Laze, Nguyên Tắc Hoạt Động Của Tia Laze Dựa Vào:
Vậy laze là gì? Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của laze? Laser có ứng dụng cụ thể gì trong đời sống? Hãy cùng nhau tìm câu trả lời qua bài viết này.
Bạn đang xem: Nguyên lý hoạt động của Laser
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
Bạn đang xem: Laser là gì?
1. Laze là gì?
– Laser là phiên âm của từ tiếng Anh LASER, được ghép từ các chữ cái đầu tiên của cụm từ Light Amplifier by Stimulated Emission of Radiation, chúng có nghĩa là: Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cảm ứng.
– Có thể nói: Tia laze là nguồn sáng phát ra chùm ánh sáng lớn dựa trên ứng dụng của hiện tượng cảm ứng phát xạ.
Chùm bức xạ phát ra còn được gọi là chùm tia laze. Chùm tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp và cường độ rất cao.
2. Phát xạ cảm ứng
• Nguyên tắc hoạt động quan trọng nhất của laze là phát xạ cảm ứng.
• Năm 1917, khi đang nghiên cứu lý thuyết về sự phát xạ, Einstein đã chứng minh rằng: ngoài hiện tượng phát xạ tự phát còn có hiện tượng phát xạ mà ông gọi là hiện tượng phát xạ cảm ứng. Hiện tượng như sau:
– Nếu một nguyên tử bị kích thích, chuẩn bị phát ra một phôtôn có năng lượng ε = hf, gặp một phôtôn có năng lượng ε' đúng bằng hf đi ngang qua, thì nguyên tử đó cũng sẽ phát ra một phôtôn. Photon ε có cùng năng lượng và bay cùng hướng với photon ε'. Ngoài ra, sóng điện từ ứng với phôtôn ε hoàn toàn cùng pha và dao động theo phương song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ε' (h34.2).
– Vậy nếu có một photon ban đầu bay qua dãy nguyên tử ở trạng thái kích thích thì số photon sẽ tăng theo cấp số nhân (h34.3).
3. Cấu tạo của laze
• Người ta đã phát triển các loại laze sau: laze khí, laze rắn và laze bán dẫn.
• Cấu tạo của laze rắn: laze hồng ngọc.
– Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3. Ánh sáng đỏ từ hồng ngọc do các ion crom phát ra khi chúng chuyển từ trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản, đó cũng chính là màu của tia laze.
– Dùng đèn phóng điện xenon chiếu tia cực mạnh vào thanh hồng ngọc và đưa một lượng lớn ion crom lên trạng thái kích thích. Nếu phát ra ion crom theo phương vuông góc với hai gương thì ánh sáng sẽ bị phản xạ giữa hai gương và tạo ra một loạt ion crom gây ra hiện tượng phát xạ. Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G2.
II. Một số ứng dụng của laze
• Laser được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
- Trong y học: Tia laze được dùng làm dao mổ trong mổ mắt, điều trị một số bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt,…
– Trong thông tin liên lạc: Laser có ưu điểm đặc biệt trong thông tin vô tuyến như thông tin liên lạc sợi quang, dẫn đường bằng sóng vô tuyến, điều khiển tàu vũ trụ, v.v.
– Trong công nghiệp: Laser còn được dùng để khoan, cắt, tôi,… chính xác các vật liệu kim loại, vật liệu composite,
– Trong trắc địa: Laser được sử dụng trong các công việc như đo khoảng cách, đo tam giác, xem đường,…
– Ngoài ra, laser còn được sử dụng trong đầu đĩa CD, bút đánh dấu, bản đồ, thí nghiệm quang học trong trường phổ thông, v.v.
III. bài tập laze
* Bài 1 trang 173 SGK Vật Lý 12: Laze là gì?
° Giải pháp:
– Laze là nguồn sáng phát ra chùm sáng mạnh dựa trên ứng dụng của hiện tượng cảm ứng phát xạ.
* Bài 2 trang 173 SGK Vật Lý 12: Nêu đặc điểm của chùm sáng (tia laze) do laze phát ra.
° Giải pháp:
• Đặc điểm của chùm sáng (tia laze) do laze phát ra:
- Độ đơn sắc cao
– Chùm tia laser rất song song nên có tính định hướng cao
– Độ kết hợp của chùm sáng cao vì nó gồm nhiều phôtôn cùng pha với nhau.
– Cường độ cao: Năng lượng của chùm tia laze có thể nhỏ, nhưng do khoảng thời gian của mỗi xung và vùng tiêu cự rất nhỏ nên mật độ (hoặc cường độ) năng lượng rất cao.
* Bài 3 trang 173 SGK Vật Lý 12: Phát xạ cảm ứng là gì? Tại sao có thể khuếch đại ánh sáng dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng?
Xem thêm: áo paris có tốt không
° Giải pháp:
– Phát xạ cảm ứng: là hiện tượng nguyên tử đang ở trạng thái kích thích sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ε = hf thì gặp một phôtôn có năng lượng ε' = hf bay ngang qua. này, thì nguyên tử này cũng phát ra photon ε. Photon ε có cùng năng lượng và bay cùng hướng với photon ε'. Ngoài ra, sóng điện từ tương ứng với phôtôn ε hoàn toàn cùng pha và dao động theo phương song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ tương ứng với phôtôn ε'.
– Ánh sáng có thể được khuếch đại dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng vì số lượng photon trong chùm sáng tăng theo cấp số nhân.
* Bài 4 trang 173 SGK Vật Lý 12: Mô tả cấu tạo của laze hồng ngọc.
° Giải pháp:
• Cấu tạo của laze hồng ngọc:
– Một viên hồng ngọc hình trụ. Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.
– Mặt phản xạ (1) là một tấm bạc đặt trong gương phẳng với mặt phản xạ hướng vào trong.
– Nửa mặt mạ (2) có tác dụng cho phép phản xạ khoảng 50% cường độ chùm sáng tới, truyền qua khoảng 50%.
* Bài 5 trang 173 SGK Vật Lý 12: Có những loại laser nào?
° Giải pháp:
• Các loại laze:
– Laser khí (laser He-Ne, laser CO2)
- Laser rắn (Laser Rubi)
- Laser bán dẫn (laser Ga-Al-As)
* Bài 6 trang 173 SGK Vật Lý 12: Nêu một số ứng dụng của laze.
° Giải pháp:
– Ứng dụng của tia laser trong y học: nhờ khả năng tập trung năng lượng của tia laser trong một diện tích rất nhỏ, người ta dùng tia laser làm dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi như mắt, mạch máu,…; Mặt khác, người ta dùng tác dụng nhiệt của tia laze để chữa một số bệnh ngoài da.
– Ứng dụng của tia laser trong công nghiệp: được sử dụng trong các công việc như khoan, cắt, tôi chính xác trên nhiều loại vật liệu như kim loại, composite,… mà các phương pháp cơ học không làm được.
– Ứng dụng của laser trong trắc địa: sử dụng hướng cao để đo khoảng cách, đường ngắm, đo tam giác, v.v.
– Ứng dụng của tia laze trong thông tin liên lạc: do tính chất định hướng và tần số rất cao nên tia laze có những ưu điểm đặc biệt trong thông tin vô tuyến (dẫn đường, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ). Chùm tia laze có tính liên kết và cường độ cao nên được ứng dụng rất tốt trong thông tin sợi quang.
– Ngoài ra, laser còn được sử dụng trong đầu đĩa CD, bút dạ, thẻ bài, trong các thí nghiệm quang học ở trường phổ thông, v.v. Những tia laser này là laser bán dẫn.
* Bài 7 trang 173 SGK Vật Lý 12: Chọn những đáp án đúng. Chùm tia do laser hồng ngọc phát ra có các màu sau:
A. Trắng B. Xanh lục C. Đỏ D. Vàng.
° Giải pháp:
¤ Chọn câu trả lời: C. Màu đỏ
Ánh sáng đỏ được phát ra bởi các ion crom khi chúng chuyển từ trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản.
* Bài 8 trang 173 SGK Vật Lý 12: Tia laze có chức năng nào sau đây?
A. Độ đơn sắc cao. B. Tính định hướng cao C. Tính cường độ cao. D. Công suất lớn
° Giải pháp:
¤ Chọn câu trả lời: D. Công suất lớn
Do đặc tính của chùm tia laze là có tính đơn sắc cao, tính định hướng cao và cường độ lớn.
Xem thêm: Đại học Kinh tế Quốc dân công bố điểm chuẩn Đại học Kinh tế Quốc dân 2021
* Bài 9 trang 173 SGK Vật Lý 12: Loại bút laser nào chúng ta thường đề cập đến bảng?
A. Chất khí B. Chất lỏng C. Chất rắn D. Chất bán dẫn
° Giải pháp:
¤ Chọn câu trả lời: D. Chất bán dẫn
– Chiếc bút laze mà chúng ta thường dùng để chỉ bảng, đọc đầu đĩa CD, bản đồ hay thí nghiệm quang học ở trường phổ thông, v.v. thuộc loại laser công suất thấp như laser bán dẫn (hoạt động trong dải sóng khả kiến 630 – 670nm).
Xem thêm: hình ảnh ông thần tài có tốt không
Bình luận