Bài 34. Sơ lược về laze

Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi: Trình bày tiên đề Bo về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử?
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 một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em
h.f = En - Em
- Nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng (Em) mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao (En).
Một số hình ảnh về lễ khai mạc thế vận hội Olimpic Bắc Kinh năm 2008
Hình ảnh chúng ta vừa quan sát được là những chùm ánh sáng có màu sắc sặc sỡ với nhiều màu sắc khác nhau. Vậy các ánh sáng này là ánh sáng gì? Nó phát ra từ đâu?
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
Dao mổ laze
Dùng tia laze tôi kim loại
1. Laze là gì?
a. Khái niệm
- 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.
Máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng.
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
a. Khái niệm
1. Laze là gì?
b. Đặc điểm của laze
Tính đơn sắc cao.
Tính định hướng.
- Tính kết hợp cao và cường độ lớn.
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng.
- Nguyên tắc hoạt động quan trọng nhất của Laze là sự phát xạ cảm ứng.
- Lý thuyết về sự phát xạ cảm ứng:
Quan sát hiện tượng sau và trả lời câu hỏi.
Ethấp
Ecao
Câu hỏi
Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ? =hf mà bắt gặp một phôtôn có năng lượng ?` đúng bằng hf bay lướt qua nó?
+ Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ? = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ?` đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ? (phôtôn ? được gọi là phôtôn phát xạ cảm ứng).
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng
+ Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ? = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ?` đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ? (phôtôn ? được gọi là phôtôn phát xạ cảm ứng).
+ Phôtôn ? có cùng năng lượng, bay cùng phương với phôtôn ?`
+ Sóng điện từ ứng với phôtôn ? hoàn toàn cùng pha với sóng điện từ ứng với phôtôn ?`
Câu hỏi
Phôtôn phát xạ ? và phôtôn tới ?`có đặc điểm, tính chất gì giống nhau?
Quan sát hiện tượng sau và trả lời câu hỏi.
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng
E thấp
Ecao
Câu hỏi
Nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thì số phôtôn tạo thành sẽ tăng như thế nào?
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng.
+ Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ? = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ?` đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ?.
+ Phôtôn ? có cùng năng lượng, bay cùng phương với phôtôn ?`
+ Sóng điện từ ứng với phôtôn ? hoàn toàn cùng pha với sóng điện từ ứng với phôtôn ?`
Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân.
Câu hỏi thảo luận.
Dựa vào lý thuyết phát xạ cảm ứng, hãy giải thích các đặc điểm của laze?
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng.
3. Cấu tạo của Laze.
Câu hỏi
Dựa vào môi trường phát xạ, ta có thể tạo ra được mấy loại laze?
- Tuỳ vào vật liệu phát xạ (Môi trường hoạt tính), người ta tạo ra laze rắn, laze bỏn d?n, laze khí.
Xét cấu tạo của một laze rắn (Laze rubi)
Câu hỏi
Nêu cấu tạo của rubi (hồng ngọc). Cơ chế phát ánh sáng của rubi?
-Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3.
- ánh sáng đỏ của hồng ngọc do iôn Crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản. Đó cũng là màu của tia laze
a. Cấu tạo của laze hồng ngọc.
Câu hỏi
Trình bày cấu tạo của laze hồng ngọc? Vai trò của các bộ phận trong laze hồng ngọc?
Thanh rubi hình trụ (A) hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.
+ Mặt (1) được mạ Bạc trở thành gương phẳng G1.
+ Mặt (2) là mặt bán mạ (gương phẳng G2), là một lớp mạ mỏng để cho khoảng 50% cường độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua.
+ Hai gương G1, G2 song song và có mặt phản xạ đối diện nhau.
- Đèn phóng điện Xenon: dùng để chiếu sáng mạnh thanh rubi và đưa một số lớn iôn Crôm lên trạng thái kích thích.
b. Cơ chế phát tia laze
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng.
3. Cấu tạo của Laze.
a. Cấu tạo của laze hồng ngọc.
Câu hỏi
Nêu cơ chế phát ra tia laze của laze rubi? Màu sắc của tia laze?
G1
G2
b. Cơ chế phát tia laze
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng.
3. Cấu tạo của Laze.
a. Cấu tạo của laze hồng ngọc.
- Dïng ®Ìn phãng ®iÖn xenon ®Ó chiÕu s¸ng m¹nh thanh rubi vµ ®­a mét sè lín i«n Cr«m lªn tr¹ng th¸i kÝch thÝch.
- 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. Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần.
Chùm tia laze màu đỏ được lấy ra từ gương bán mạ G2(phần lớn phôtôn sẽ đi qua gương bán mạ và tạo thành tia laze).
G1
G2
Bài 34: Sơ lược về laze
I. Cấu tạo và hoạt động của laze
1. Laze là gì?
2. Sự phát xạ cảm ứng.
3. Cấu tạo của Laze.
ii. Một vài ứng dụng của laze
Câu hỏi
Nêu một vài ứng dụng quan trọng của tia laze trong các lĩnh vực như y học, thông tin liên lạc, công nghiệp...
Trong y học: Tia laze được dùng như một dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi như mắt, mạch máu.Ngoài ra tia laze còn sử dụng để chữa một số bệnh ngoài da.
- Tia laze được sử dụng trong liên lạc vô tuyến: vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ.,tia laze được sử dụng tốt trong việc truyền tin bằng cáp quang.
- Trong c«ng nghiÖp: Tia laze cã c­êng ®é lín vµ tÝnh ®Þnh h­íng cao nªn nã ®­îc øng dông ®Ó khoan, c¾t, t«i …chÝnh x¸c trªn nhiÒu chÊt liÖu.
- Ngoµi ra tia laze cßn ®­îc øng dông rÊt hiÖu qu¶ trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nh­: gi¸o dôc, an toµn giao th«ng, tr¾c ®Þa,…
Bút chỉ bảng
Biển báo an toàn giao thông
Dao laze dùng để phẩu thuật
Tia laze dùng trong liên lạc vô tuyến
Tôi kim loại bằng laze
Ghi nhớ
I. Cấu tạo và hoạt động của laze.
Khái niệm, đặc điểm của laze.
2. Lý thuyết về sự phát xạ cảm ứng.
3. Cấu tạo và hoạt động của laze rắn (Laze hồng ngọc).
4. Các loại laze.
II. ứng dụng của laze trong một số lĩnh vực.
Củng cố
Câu 1: Kết luận nào sau đây là không đúng khi nói về tia laze?
Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng có cường độ lớn dựa trên nguyên tắc của hiện tượng phát xạ cảm ứng.
B. Chùm bức xạ phát ra không phải là chùm tia laze.
C. Tia laze là một chùm sáng có cường độ lớn.
D. Tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng và tính kết hợp cao.
S
Củng cố
Câu 2: Chùm sáng laze do rubi (hồng ngọc) phát ra có màu:
Đỏ
B. Xanh lam.
C. Vàng.
D. Tím.
A
Câu 3: Người ta tạo được các loại laze khác nhau là do:
Cường độ của ánh sáng kích thích khác nhau.
B. Môi trường hoạt tính khác nhau.
C. Cấu tạo của hai gương phẳng khác nhau.
D. Môi trường hoạt tính như nhau, công suất ánh sáng kích thích khác nhau.
B
Kiến thức bổ sung:
1. Cấu tạo chung của laze:
1) Buồng cộng hưởng (vùng bị kích thích)
2) Nguồn nuôi (năng lượng bơm vào vùng bị kích thích)
3) Gương phản xạ toàn phần
4) Gương bán mạ
5) Tia laser
2. Nguồn phát laze.