Bài giảng Vật lí 12 - Bài 34: Sơ lược về Laze

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài 34: Sơ lược về Laze

1. Trả lời - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng (En) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (Em) thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em: En  = hfnm = En - Em hf hfnm nm Em - Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng Em thấp hơn mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn En.
2. Tiết 57. Bài 34. SƠ LƯỢC VỀ LAZE I. Cấu tạo và hoạt động của laze 1.Laser là gì ? Laze là cách đọc từ LASER của tiếng Anh là tên viếtLaser tắt là củamột cụmnguồn từ Lightsáng Amplifierphát ra bymột Stimulatedchùm sángEmissioncường of độRadiationlớn dựa( Máytrên khuếchviệc ứng đạidụng ánh sánghiện bằng tượngsự phátphát xạ cảmxạ ứngcảm ).ứng. Chùm bức xạ phát ra cũng được gọi là chùm tia laser. Đặc điểm: Tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn
3. 2. Sự phát xạ cảm ứng Nguyên tử ở trạng thái kích thích E En En n hf  '= hf Photon tới  = hf hf E Em Em m Trước phát xạ Sau phát xạ Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một photon có năng lượng  = hf, bắt gặp một photon có năng lượng ’ đúng bằng hf, bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra photon .
4. 2. Sự phát xạ cảm ứng Nguyên tử ở trạng thái kích thích E En En n hf  '= hf Photon tới  = hf hf E Em Em m Trước phát xạ Sau phát xạ Photon  có cùng năng lượng và bay cùng phương với photon ’. Ngoài ra, sóng điện từ ứng với photon  hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với photon ’.
5. 2. Sự phát xạ cảm ứng ' Khi 1 phôtôn thích hợp bay qua một nguyên tử ở trạng thái kích thích thì do hiện tượng phát xạ cảm ứng sẽ xuất hiện hai phôtôn như nhau bay cùng phương. Hai phôtôn này bay qua 2 nguyên tử trong trạng thái kích thích sẽ xuất hiện 4 phôtôn giống nhau bay cùng phương. Do đó số phôtôn tăng theo cấp số nhân. GT TC
6. 2. Sự phát xạ cảm ứng ' Như vậy: nếu có một photon ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số photon sẽ tăng lên theo cấp số nhân. GT TC
7. 3. Cấu tạo và hoạt động của laze: Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laze khí, laze rắn, và laze bán dẫn. Ta xét laze rắn. LaZe rắn: Laze Rubi: Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3. Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion Crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản. Đó cũng là màu của tia laze
8. b. Cấu tạo: Laze Rubi gồm: 3 - Một thanh Rubi hình trụ (A). Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh. -Mặt (1) được mạ bạc trở thành một mặt gương phẳng (G1) có mặt phản xạ quay vào phía trong. -Mặt (2) là mặt bán mạ ( mạ một lớp mỏng để khoảng 50% cường độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, khoảng 50% truyền qua ) Mặt này trở thành một gương phẳng (G2) có mặt phản xạ quay về phía G1. Hai gương G1 và G2 song song với nhau. - Đèn phóng điện xenon (3) có tác dụng chiếu sáng thanh Rubi
9. * Hoạt động: Đèn phóng điện xenon chiếu sáng rất mạnh thanh Rubi và đưa một số lớn ion Crôm lên trạng thái kích thích. Nếu có một ion Crôm bức xạ theo phương vuông góc với 2 gương thì ánh sáng sẽ phản xạ đi lại nhiều lần giữa 2 gươngvà sẽ làm cho một loạt ion crôm phát xạ cảm ứng. Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G .
10. Laze khí He-Ne
11. LaZe bán dẫn.
12. II. MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA LAZE: 1. Trong y học: - Do có thể tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta đã dùng tia laze như một dao mổ trong các phẩu thuật tinh vi như mắt, mạch máu, Tác dụng nhiệt của tia laze được dùng chữa một số bệnh như các bệnh ngoài da, xóa vết xăm, tẩy nốt ruồi Dao mổ laze
13. 1. Trong y học: Tia laze là một công cụ sắc được sử dụng để cắt một vết nhỏ trên giác mạc . Bởi vì hình dạng của giác mạc quyết định mắt người sẽ cận hay viễn thị, tia laser được sử dụng để điều chỉnh trực tiếp hình dạng của bộ phận này.
14. 1. Trong y học: Chữa vết thâm, nám bằng tia laze Xóa hình xăm bằng tia laze
15. 2. Trong thông tin liên lạc: - Do tính định hướng và tần số cao nên tia laze có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến như vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ, tên lửa, .
16. 2. Trong thông tin liên lạc: Do tính kết hợp và cường độ cao nên tia laze còn được dùng trong truyền tin bằng cáp quang( tia laze có khả năng truyền tải nhiều dòng dữ liệu trong cùng một sợi cáp quang). Chùm sáng laze có thể gửi qua được sợi cáp quang
17. 3. Trong công nghiệp: - Do tính định hướng cao và cường độ lớn nên laze được dùng khoan, cắt , tôi trên nhiều chất liệu.
18. 4. Trong trắc địa: - Laze còn được dùng để đo đạc khoảng cách, ngắm đường thẳng,
19. 5. Các ứng dụng khác : - Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, ổ cứng, trong bút chỉ bảng ( Laze bán dẫn ), trong chuột máy tính,trang trí, quãng cáo, biểu diễn,đèn báo giao thông
20. Sử dụng ánh sáng laser trong trang trí vui chơi
21. Sử dụng ánh sáng laser làm đèn tín hiệu sử dụng tia laze plasma để tạo một rào chắn an toàn cho người đi bộ khi sang đường.Thay cho đèn đỏ, hệ thống sẽ hiển thị một "bức tường" lớn ngay ở phần đường dành cho người đi bộ tại ngã ba, ngã tư.Trên đó xuất hiện, hình ảnh người qua đường gây chú ý thị giác cho tài xế, hơn là đèn đỏ thông thường.
22. ứng dụng của laze trong quân sự BT
23. CỦNG CỐ: 1. Laze là gì? Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. Đặc điểm của tia laze: Tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn. 2. Một số ứng dụng của laze Laze được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: trong y học, trong thông tin liên lạc, trong công nghiệp, trong trắc địa và nhiều lĩnh vực khác.
24. CỦNG CỐ: Câu 1. Tia laser không có đặc điểm nào dưới đây? A. Công suất lớn. B. Độ định hướng cao. C. Cường độ lớn. D. Độ đơn sắc cao.
25. CỦNG CỐ: Câu 2: Bút laze chỉ bảng thuộc loại laze nào ? A . Khí. B . Lỏng. C . Rắn. D . Bán dẫn.
26. CỦNG CỐ: Câu 3 ( THPTQG 2018) : Khi nói về tia laze, phát biểu nào sau đây sai ? A. Tia laze là ánh sáng trắng. B. Tia laze có tính định hướng cao. C. Tia laze có tính kết hợp cao. D. Tia laze có cường độ lớn.
27. CỦNG CỐ: Câu 4( THPTQG 2018): Khi nói về tia laze, phát biểu nào sau đây sai ? A. Tia laze luôn truyền thẳng qua lăng kính. B. Tia laze được sử dụng trong thông tin liên lạc. C. Tia laze được dùng như một dao mổ trong y học. D. Tia laze có cùng bản chất với tia tử ngoại.
28. CỦNG CỐ: Câu 5 (THPTQG 2017). Trong y học, laze không được ứng dụng để A. phẫu thuật mạch máu. B. chữa một số bệnh ngoài da. C. phẫu thuật mắt. D. chiếu điện, chụp điện.
29. CỦNG CỐ: Câu 6 (THPTQG 2017). : Trong y học, người ta dùng một laze phát ra chùm sáng có bước sóng λ để “đốt” các mô mềm. Biết rằng để đốt được phần mô mềm có thể tích 6 mm3 thì phần mô này cần hấp thụ hoàn toàn năng lượng của 45.408 phôtôn của chùm laze trên. Coi năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn 1mm3 mô là 2,53 J. Lấy h =6,625.10-34 J.s. Giá trị của λ là A. 589 nm. B. 683 nm. C. 485 nm. D. 489 nm.
30. CỦNG CỐ: Câu 7 (ĐH 2012) Laze A phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,45 μm với công suất 0,8 W. Laze B phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,60 μm với công suất 0,6 W. Tỉ số giữa số phôtôn của laze B và số phôtôn của laze A phát ra trong mỗi giây là A. 1 B. 20/9 C. 2 D. 3/4.
31. CỦNG CỐ: Câu 6. Dùng tia laze có công suất P = 10Wđể nấu chảy khối thép có khối lượng 1kg. Nhiệt độ ban đầu của khối thép là 0 t0 = 30 C, nhiệt dung riêng của thép c = 448J/kg.độ, nhiệt nóng chảy của thép L = 270kJ/kg, điểm nóng chảy của thép 0 tc = 1535 C. Coi rằng không bị mất nhiệt lượng ra môi trường. Thời gian làm nóng chảy khối thép là bao nhiêu? Đáp số: t = 26h