Laze là gì? Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và Ứng dụng của Laze


Vậy tia laser là gì? Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của tia laze? Laser có những ứng dụng cụ thể nào trong thực tế cuộc sống? Chúng ta cùng nhau đi tìm câu trả lời qua bài viết này nhé.

I. Cấu tạo và hoạt động của laze

Bạn đang xem: Laser là gì?

1. Laser là gì?

– Laser là phiên âm của tiếng Anh LASER, được ghép từ những chữ cái đầu tiên của cụm từ Light Amplifier by Stimulated Emission of Radiation, chúng có nghĩa là: Khuếch đại ánh sáng bằng cách phát xạ cảm ứng.

– Có thể nói: Laze là nguồn sáng phát ra chùm 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 độ đơn sắc, tính định hướng, tính liên kết và cường độ rất cao.

2. Sự phát xạ cảm ứng

• Nguyên tắc hoạt động quan trọng nhất của laser là phát xạ cảm ứng.

• Năm 1917, Einstein trong khi nghiên cứu lý thuyết phát xạ 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 ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ε = hf, gặp một phôtôn có năng lượng ε ‘đúng bằng hf đi ngang qua nó, thì nguyên tử này cũng sẽ phát ra một phôtôn ε. Phôtôn ε có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn 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).

hiện tượng phát xạ phản ứng

– Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua dãy nguyên tử ở trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân (h34.3).

3. Cấu trúc của tia laser

• Các loại laser sau đã được chế tạo: laser khí, laser rắn và laser bán dẫn.

• Cấu tạo của tia laser rắn: tia laze hồng ngọc.

– Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3. Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion crom phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản, đây cũng là màu của tia laser.tia laser ruby ​​rắnLaze rubi bao gồm một thanh ruby ​​hình trụ. Hai mặt được chà nhám vuông góc với trục của thanh. Mặt mạ bạc (1) trở thành gương phẳng (G1) với gương phản xạ hướng vào trong. Mặt (2) là bề mặt mạ bán phần, tức là mạ một lớp mỏng sao cho phản xạ khoảng 50% cường độ chùm sáng tới, và truyền qua khoảng 50%. Bề mặt này trở thành một gương phẳng (G2) với mặt phản xạ hướng về phía G1. Hai gương G1 và G2 song song với nhau.

– Dùng đèn phóng điện xenon chiếu sáng rất mạnh vào thanh rubi và đưa một lượng lớn ion crom về trạng thái kích thích. Nếu có một ion crom bức xạ theo phương vuông góc với hai gương, thì ánh sáng sẽ phản xạ lại giữa hai gương và sẽ tạo ra một loạt các ion crom gây ra hiện tượng phát xạ. Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra khỏi gương bán mạ G2.

II. Một số ứng dụng của laze

• Laser được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

– Trong y học: Laser được dùng làm dao mổ trong mổ mắt, chữa một số bệnh ngoài da nhờ tác dụng nhiệt,…

– Trong thông tin liên lạc: Laser có những ưu điểm đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến như thông tin liên lạc bằng cáp 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 là các vật liệu kim loại, vật liệu tổng hợp,

– Trong trắc địa: Laser được sử dụng trong các công việc như đo khoảng cách, đo đường tam giác, nhìn đường thẳng, v.v.

– Ngoài ra, tia laze còn được dùng trong đầu đĩa CD, bút dạ, bản đồ, dùng trong thí nghiệm quang học ở trường phổ thông, v.v.

Xem thêm: Thế nào là chất khử – Thế nào là chất oxi hóa?

III. Bài tập về tia laze

* Bài 1 trang 173 SGK Vật Lý 12: Laze là gì?

° Giải pháp:

– Laze là nguồn sáng phát ra chùm ánh sáng có cường độ mạnh trên cơ sở 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 (chùm tia laze) do laze phát ra:

– Đơn sắc cao

– Tia laze rất song song nên có tính định hướng cao

– Tính liên kết 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 thời gian tồn tại của mỗi xung và vùng tiêu điểm rất nhỏ nên mật độ công suất (hay cường độ) rất lớn.

* Bài 3 trang 173 SGK Vật Lý 12: Sự phát xạ cảm ứng là gì? Tại sao có thể khuếch đại ánh sáng dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng?

° Giải pháp:

– Phát xạ cảm ứng: là hiện tượng nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra phôtôn có năng lượng ε = hf thì gặp phôtôn có năng lượng ε ‘= hf, bay ngang qua. nó, sau đó 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 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 ‘.

– Ánh sáng có thể được khuếch đại dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng vì số phôtôn trong chùm sáng tăng lên theo cấp số nhân.

* Bài 4 trang 173 SGK Vật Lý 12: Mô tả cấu trúc của tia laze hồng ngọc.

° Giải pháp:

• Cấu trúc của tia laser ruby:

– Một viên ruby ​​hình trụ. Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.

– Mặt phản xạ (1) được mạ bạc thành gương phẳng có mặt phản xạ hướng vào trong.

– Bề mặt bán 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 laser:

Xem thêm: Đường Khởi Nghiệp Là Gì Được nhiều người coi trọng như sinh mệnh – mangtannha.com.vn

– 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: Mô tả một số ứng dụng của laze.

° Giải pháp:

– Ứng dụng của tia laze trong y học: lợi dụng khả năng hội tụ năng lượng của tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta dùng tia laze 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: dùng trong các công việc như khoan, cắt, tôi luyện chính xác trên nhiều loại vật liệu như kim loại, composite, … mà phương pháp cơ học không thể thực hiện được.

– Ứng dụng của laser trong trắc địa: tận dụng khả năng định 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 ưu điểm đặc biệt trong thông tin liên lạc 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 truyền thông cáp quang.

– Ngoài ra, laze còn được dùng trong đầu đĩa CD, trong bút dạ, bản đồ, trong các thí nghiệm quang học ở trường phổ thông, … Các laze này là laze bán dẫn.

* Bài 7 trang 173 SGK Vật Lý 12: Chọn các câu trả lời đúng. Chùm sáng do laze hồng ngọc phát ra có các màu sau:

A. Trắng B. Lục C. Đỏ D. Vàng.

° Giải pháp:

¤ Chọn câu trả lời: C. Đỏ

Ánh sáng đỏ do ion crom phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản.

* Bài 8 trang 173 SGK Vật Lý 12: Laser không có chức năng nào sau đây?

A. Độ đơn sắc cao. B. Tính định hướng cao C. Độ bền cao. D. Công suất lớn

° Giải pháp:

¤ Chọn câu trả lời: D. Dung lượng lớn

Vì đặc điểm của chùm tia laze là độ đơn sắc cao, tính định hướng cao, cường độ lớn.

* Bài 9 trang 173 SGK Vật Lý 12: Loại bút laser mà chúng ta thường dùng để chỉ bảng?

A. Chất khí B. Chất lỏng C. Chất rắn D. Chất bán dẫn

° Giải pháp:

¤ Chọn câu trả lời: D. Chất bán dẫn

– 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,… thuộc loại laze công suất thấp như laze bán dẫn (hoạt động trong dải sóng nhìn thấy 630 – 670nm).

Xem thêm: Chân Lưu là gì? Nguyên tắc làm việc?

Làm thế nào bạn tìm thấy bài báo?

Source: mangtannha.com
Category: wiki

0 0 votes
Đánh giá bài viết
Subscribe
Notify of
guest
0 Góp ý
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x