Bài 34. Sơ lược về laze

Bài 34
SƠ LƯỢC VỀ LASER
Nội dung
I.Cấu tạo và hoạt động của laze
II.Một vài ứng dụng của laze
Ta thường nghe nói laser dùng để mổ, khoan kim loại, đọc đĩa CD, truyền tín hiệu, đo đạc,…Vậy, laze là gì?
Dao mổ laze
Dùng tia laze tôi kim loại
Năm 1958, các nhà bác học Nga và Mĩ , nghiên cứu độc lập với nhau, đã chế tạo thành công laser 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
Laser 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 laser.
1.Laser là gì?
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
Đặc điểm:
Tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp rất cao và cường độ lớn
Năm 1917, khi nghiên cứu lí thuyết phát xạ, Anh-tanh 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:
2.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 ’.
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.
? C1
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.
Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laser khí, rắn, và bán dẫn.
Dưới dây, ta xét cấu tạo của một laser rắn: laser 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 laser.
3.Cấu tạo của laser
Laser rubi gồm 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, 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 laser 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.
Trong y học
Dao mổ laser
II.Một số ứng dụng của laser
2. Trong thông tin liên lạc
Tia laser có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến (như truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ,…).
3.Sử dụng ánh sáng laser làm đèn tín hiệu
4.Tia laser được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng,…Các laser này thuộc loại laser bán dẫn.
5. Trong công nghiệp
- Dùng để khoan, cắt, tôi,… chính xác các vật liệu trong công nghiệp.
6.Trắc địa: Đo khoảng cách, ngắm đường…
Sử dụng ánh sáng laser trong trang trí vui chơi…