Bài 34. Sơ lược về laze

Kính chào các thầy cô giáo
Chào các em học sinh thân mến
1. Hiện tượng phát quang:
a. Sự phát quang
* Khái niệm: Một số chất ở thể rắn, lỏng hoặc khí khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy, hiện tượng đó gọi là sự phát quang.

Thế nào là sự phát quang?
Sự phát quang có những đặc điểm gì?
* Đặc điểm của sự phát quang:
Bức xạ phát quang là bức xạ riêng của vật: mỗi chất phát quang có một quang phổ riêng đặc trưng cho nó.
Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó rồi mới ngừng hẳn (thời gian phát quang)
C1: Sự bức xạ do vật bị đốt nóng có phải là sự phát quang không?
1. Hiện tượng phát quang:
a. Sự phát quang

Thế nào là hiện tượng quang phát quang?
Có mấy loại quang phát quang? Người ta căn cứ vào đâu để phân loại?
1. Hiện tượng phát quang:
b. Các dạng phát quang:
(lân quang và huỳnh quang)
* Hiện tượng quang phát quang: Một số chất có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác, gọi là hiện tượng quang phát quang.
* Hai loại quang phát quang:
Huỳnh quang,
Lân quang
+ Huỳnh quang: là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10-8 s). Thường xảy ra với chất lỏng và chất khí
1. Hiện tượng phát quang:
b. Các dạng phát quang:
+ Lân quang: là sự phát quang có thời gian phát quang dài (10-8 s trở lên). Thường xảy ra với chất rắn (chất lân quang)
Huỳnh quang đỏ của cá mào cao ba vây
Tảo đá vôi, một loài Amphiroa, phát huỳnh quang màu đỏ khi được quan sát qua bộ lọc màu đỏ. Đây là loài tảo hấp thụ canxi từ nước để phát triển.
c. Định luật Xtốc về sự phát quang:
1. Hiện tượng phát quang:
Ánh sáng phát quang có bước sóng ’ dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thích  (’ > ).
Các hiện tượng phát quang có những ứng dụng gì?
Sử dụng trong đèn ống để thắp sáng, các đồ vật trang trí.
Sử dụng trong màn huỳnh quang: màn hình ti vi, máy tính, dao động kí điện tử
Sử dụng trong sơn phát quang: biển báo giao thông, mặt đồng hồ, la bàn, công tắc điện, mực..
Nghiên cứu sinh học phân tử
d. Ứng dụng:
Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Pittsburgh đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để phát hiện thuỷ ngân trong cá và các mẫu răng. Hiện nay, nhiễm thuỷ ngân là vẫn đề trung tâm mà mọi người đang hết sức quan tâm. Kỹ thuật này sử dụng chất huỳnh quang phát ánh sáng xanh khi xúc tác với thuỷ ngân bị ôxy hoá. Cường độ của ánh sáng cho thấy khối lượng thuỷ ngân có chứa trong mẫu nghiên cứu.
a. Tia laze. Đặc điểm của tia laze:
2. Sơ lược về laze:
Ta thường nghe nói laze dùng để mổ xẻ, khoan kim loại, đọc đĩa CD, truyền tín hiệu, đo đạc,…Vậy, laze là gì?
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 có đặc điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường.
* Định nghĩa
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. Chùm bức xạ phát ra cũng được gọi là chùm tia laze.
Laze là gì?
* Đặc điểm:
+ Tia laze có tính đơn sắc rất cao.
+ Tia laze có cường độ lớn (tia laze rubi có cường độ tới 106 W/cm2)
+ Tia laze là chùm sáng kết hợp (các photon trong chùm tia laze có cùng tần số và cùng pha)
+ Tia laze là chùm sáng song song (có tính định hướng cao)
Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng song song, kết hợp, có tính đơn sắc rất cao và có cường độ lớn.
Năm 1917, khi nghiên cứu lí thuyết phát xạ, Anh-xtanh đã chứng minh rằng: ngoài hiện tượng phát xạ tự phát, còn có hiện tượng phát xạ mà ông gọi là phát xạ cảm ứng. Hiện tượng như sau:
E thấp
E cao
Sự phát xạ cảm ứng.
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 .
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 ’.
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.
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.
b. Các loại laze:
2. Sơ lược về laze:
Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra hàng chục loại laze khác nhau: laze rắn (laze thủy tinh pha nêođim, laze hồng ngọc), laze khí (He- Ne; CO2; Ar; ...) và laze bán dẫn.
Dưới đây, ta xét cấu tạo của một 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.
Mặt (1) được mạ bạc trở thành một mặt gương phẳng (G1) có mặt phản xạ quay vào phía trong.
Laze rubi gồm một thanh rubi hình trụ (A). Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.
Mặt (2) là mặt bán mạ, tức là mạ một lớp rất mỏng để cho khoảng 50% cường độ của chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn 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.
Dùng một đèn phóng điện xenon để chiếu sáng rất mạnh thanh rubi và đưa một số lớn ion crôm lên trạng thái kích thích.
Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G2.
Nếu có một ion crôm bức xạ theo phương vuông góc với hai gương thì ánh sáng sẽ phản xạ đi lại nhiều lần giữa hai gương và sẽ làm cho một loạt ion crôm phát xạ cảm ứng.
c. Một số ứng dụng của laze:
* Tia laze có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến (truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển tàu vũ trụ)
* Tia laze được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng,…Các laze này thuộc loại laze bán dẫn.
* Trong công nghiệp: Dùng để khoan, cắt, tôi,… chính xác các vật liệu trong công nghiệp.
* Trắc địa : Đo khoảng cách, ngắm đường…
Dao mổ laze
* Trong y học: Tia laze được dùng như dao mổ trong phẫu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt)
Các bác sỹ ở thủ đô London (Anh) dùng tia Laze để xác định và phá huỷ các tế bào của khối u.
Cô Louise bị ung thư ở tay từ nhỏ nên theo phương pháp điều trị ban đầu được các bác sĩ đưa ra đó là cắt bỏ cánh tay để loại trừ tất cả các chất gây ung thư ở tay của cô. Tuy nhiên, sau đó, các bác sĩ đã đưa phương pháp điều trị mới vào áp dụng cho trường hợp của cô và nhờ đó, cô không chỉ không bị mất đi cánh tay mà còn thoát khỏi các tế bào ung thư nguy hiểm.
Cô Louise cho biết: "Chỉ sau 2 ngày, tôi đã cảm thấy hồi phục, các vết sưng biến mất, tôi cảm thấy khoẻ mạnh bình thường. Tất cả những đau đớn từ hồi tôi mới 6 tuổi đã không còn nữa".
Phương pháp trị liệu mới này còn được gọi là liệu pháp quang học. Đầu tiên, các bác sỹ tiêm một liều thuốc vào bệnh nhân, loại thuốc này thường không gây phản ứng và hại gì cho bệnh nhân. Tiếp đó, 4 ngày sau, họ chiếu tia laze chính xác vào khối u. Tia laze sẽ kích hoạt thuốc và thuốc này sẽ phong toả không cho oxy đến các tế bào ung thư mà vẫn không ảnh hưởng đến các tế bào khoẻ mạnh.
Một nhóm bác sĩ người Pháp do bác sĩ Alexandre Carpentier đứng đầu cho biết, họ đã thực hiện thành công điều trị ung thư não bằng tia laser kết hợp kỹ thuật cộng hưởng từ (IRM) lần đầu tiên trên thế giới
Sử dụng ánh sáng laze làm đèn tín hiệu
“Bức tường ảnh” (Virtual Wall), 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.
Sử dụng ánh sáng laze trong trang trí vui chơi…
Bài học kết thúc
Xin chào các em!