Laze là gì? Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và Ứng dụng của Laze – Cơ vật lý 12 bài 34

Vậy Laze là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của laze ra sao? laze có những ứng dụng cụ thể gì trong thực tế đời sống? chúng ta sẽ cùng đi tìm lời giải đáp qua bài viết này.

I. Cấu tạo và hoạt động của laze

1. Laze là gì?

– Laze là từ phiên âm của tiếng anh LASER được ghép từ những chữ loại đứng đầu của cụm từ Gentle Amplifier by Stimulated Emission of Radiation, chúng có nghĩa là: Máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng.

– Có thể nói: Laze là 1 nguồn sáng phát ra 1 chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.

– Chùm bức xạ phát ra cũng gọi là chùm tia laze. Tia laze có tính đơn sắc, tính định hướng, tính kết hợp siêu cao và cường độ lớn.

2. Sự phát xạ cảm ứng

• Nguyên tắc hoạt động quan yếu nhất của laze là sự phát xạ cảm ứng.

• 5 1917, Anh-xtanh lúc nghiên cứu lý thuyết phát xạ đã chứng minh rằng: bên cạnh hiện tựng phát xạ tự động phát còn có hiện tượng phát xạ mà ông gọi là phát xạ cảm ứng. Hiện tượng đấy như sau:

– Ví dụ 1 nguyên tử đang trên trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra 1 phôtôn có năng lượng ε = hf, bắt gặp 1 phôtôn có năng lượng ε’ đúng bằng hf bay lướt qua nó, thì tức thì nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ε. Phôtôn ε có cùng năng lượng và bay cùng phương sở hữu phôtôn ε’. Bên cạnh ra, sóng điện từ ứng sở hữu phôtôn ε hoàn toàn cùng pha và dao động trong 1 mặt phẳng đồng thời sở hữu mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng sở hữu phôtôn ε’ (h34.2).

– Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang trên trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ nâng cao lên theo cấp số nhân (h34.3).

3. Cấu tạo của laze

• Người ta đã chế tạo được những loại laze sau: laze khí, laze rắn và laze bán dẫn.

• Cấu tạo của laze rắn: laze rubi.

– Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3. Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra lúc chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản, đấy cũng chính là màu sắc của tia laze.- Laze rubi gồm 1 thanh rubi hình trụ. 2 mặt được mài nhẵn vuông góc sở hữu trục của thanh. Mặt (1) được mạ bạc phát triển thành gương phẳng (G1) có mặt phản xạ quay vào phía trong. Mặt (2) là mặt bán mạ, tức là mạ 1 lớp mỏng để cho khoảng 50% cường độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua. Mặt này phát triển thành gương phẳng (G2) có mặt phản xạ quay về phía G1. 2 gương G1 và G2 đồng thời sở hữu nhau.

Xem Thêm  Viết về lễ hội trung thu bằng tiếng Anh [ĐIỂM CAO] – Step Up English

– Dùng 1 đèn phóng điện xenon để chiếu sáng siêu mạnh thanh rubi và đưa 1 số lớn ion crôm lên trạng thái kích thích. Ví dụ có 1 ion crôm bức xạ theo phương vuông góc sở hữu 2 gương thì ánh sáng sẽ phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần giữa 2 gương và sẽ làm cho cho 1 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 G2.

II. 1 vài ứng dụng của laze

• Tia laze được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực:

– Trong y học: Tia laze được dùng như dao mổ trong phẩu thuật mắt, để chữa 1 số bệnh bên cạnh da nhờ có tác dụng nhiệt,…

– Trong thông tin liên lạc: Tia laze có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc vô tuyến như truyền thông thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ,…

– Trong công nghiệp: Tia laze còn được dùng để khoan, cắt, tôi,… chính xác những vật liệu kim loại, compôzit,

– Trong trắc địa: Tia laze được dùng trong những công việc như đo khoảng bí quyết, tam giác đạc, ngắm đường thẳng,…

– Bên cạnh ra, Tia laze được dùng trong những đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, chỉ bản đồ, dùng trong những thí nghiệm quang học trên trường phổ thông,…

III. Bài tập về laze

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

° Lời giải:

– Laze là 1 nguồn sáng phát ra 1 chùm sáng có cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.

* Bài 2 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Nêu những đặc điểm của chùm sáng (tia laze) do laze phát ra.

° Lời giải:

• Những đặc điểm của chùm sáng (tia laze) do laze phát ra:

Xem Thêm  Bù Trừ Công Nợ Tiếng Anh Là Gì : Định Nghĩa, Ví Dụ Anh Việt, Kế Toán Công Nợ Tiếng Anh Là Gì

– Tính đơn sắc cao

– Chùm tia laze siêu đồng thời nên có tính định hướng cao

– Tính hài hòa của chùm sáng cao vì gồm siêu nhiều hạt photon cùng pha sở hữu nhau.

– Có cường độ lớn: Chùm tia laze có năng lượng có thể bé nhưng do thời kì từng xung và diện tích tập trung siêu bé nên mật độ công suất (hay cường độ) siêu lớn.

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

° Lời giải:

– Hiện tượng phát xạ cảm ứng: là hiện tượng lúc 1 nguyên tử đang trên trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra 1 photon có năng lượng ε = hf, bắt gặp 1 photon có năng lượng ε’ = hf, bay lướt qua nó, thì tức thì nguyên tử này cũng phát ra photon ε. Photon ε có cùng năng lượng và bay cùng phương sở hữu photon ε’. Bên cạnh ra, sóng điện từ ứng sở hữu photon ε hoàn toàn cùng pha và dao động trong 1 mặt phẳng đồng thời sở hữu mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng sở hữu photon ε’.

– Có thể khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng vì số photon trong chùm ánh sáng nâng cao lên theo cấp số nhân.

* Bài 4 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Trình bày cấu tạo của laze rubi.

° Lời giải:

• Cấu tạo của laze rubi:

– 1 thanh rubi hình trụ. 2 mặt được mài nhẵn, vuông góc sở hữu trục của thanh.

– Bề mặt phản xạ (1) được mạ bạc thành 1 gương phẳng có mặt phản xạ quay vào phía trong.

– Bề mặt bán mạ (2) có tác dụng để cho khoảng 50% cường độ của chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua.

* Bài 5 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Có những loại laze gì?

° Lời giải:

• Những loại laze:

– Laze khí (laze He-Ne, laze CO2)

– Laze rắn (laze Rubi)

– Laze bán dẫn (laze Ga-Al-As)

* Bài 6 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Trình bày 1 vài ứng dụng của laze.

° Lời giải:

– Ứng dụng của laze trong y học: lợi dụng khả năng tập trung năng lượng của chùm tia laze vào 1 vùng siêu bé, người ta dùng tia laze như 1 con dao mổ trong những phẫu thuật tinh vi như mắt, nguồn máu,…; Mặt khác, người ta dùng tác dụng nhiệt của tia laze chữa 1 số bệnh bên cạnh da.

Xem Thêm  Prime là gì? Backside là gì? Tìm hiểu về prime và backside trong thời trang – tripleR – Phong bí quyết Unisex & Streetstyle

– Ứng dụng của laze trong công nghiệp: dùng trong những việc như khoan, cắt, tôi chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, compozit,…mà ko thể thực hành bằng những phương pháp cơ học.

– Ứng dụng của laze trong trắc địa: lợi dụng tính định hướng cao để đo khoảng bí quyết, ngắm đường thẳng, tam giác đạc,…

– Ứng dụng của laze trong thông tin liên lạc: do có tính định hướng và tần số siêu cao nên tia laze có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến (định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ). Tia laze có tính hài hòa và cường độ cao nên được dùng siêu phải chăng trong việc truyền tin bằng cáp quang.

– Ngoải ra, Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, trong các bút chỉ chảng, chản đồ, trong các thí nghiệm quang học ở trường phổ thông,… các laze này thuộc loại laze chán dẫn.

* Bài 7 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Chùm sáng do laze rubi phát ra có màu sắc:

A. Trắng B. Xanh C. Đỏ D. Vàng.

° Lời giải:

¤ Chọn đáp án: C. Đỏ

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

* Bài 8 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Tia laze ko có đặc điểm nào dưới đây?

A. Độ đơn sắc cao. B. Độ định hướng cao C. Cường độ lớn. D. Công suất lớn

° Lời giải:

¤ Chọn đáp án: D. Công suất lớn

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

* Bài 9 trang trang 173 SGK Vật Lý 12: Bút laze mà ta thường dùng để chỉ bảng thuộc loại laze nào?

A. Khí B. Lỏng C. Rắn D. Bán dẫn

° Lời giải:

¤ Chọn đáp án: D. Bán dẫn

– Bút laze mà ta thường dùng để chỉ bảng, đọc đầu đĩa CD, bản đồ hay những thí nghiệm quang học trên trường phổ thông,… thuộc loại laze công suất thấp như laser bán dẫn (làm cho việc trên dải sóng khả kiến 630 – 670nm).