Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 34: Sơ lược về Laser (Bản chuẩn kĩ năng)

SƠ LƯỢC VỀ LASER 
BÀI 34 
I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LASER 
Laser là gì ? 
Từ LASER được ghép : L ight A mpifier by S timulated E mission of R adiation, có nghĩa là : Máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng . 
Vậy : LASER là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng . 
Đặc điểm : Tia Laser có tính đơn sắc , tính định hướng , tính kết hợp rất cao và cường độ lớn 
2. Sự phát xạ cảm ứng 
Nếu một nguyên tử đang ở 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 và bay cùng phương với p hôtôn ’. Ngoài ra , sóng điện từ ứng với phôtôn  hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ’ 
Phát xạ tự phát là gì ? 
 
’ 
A 
Hình 34.2 ( sự phát xạ cảm ứng ) 
Hình 34.3 ( sự phát xạ cảm ứng ) 
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 . 
Hãy mô tả cụ thể quá trình nhân phôtôn của hình bên 
Hình 34.3 ( sự phát xạ cảm ứng ) 
TÍNH CHẤT TIA LAZE 
NGUYÊN NHÂN 
1.Đơn sắc cao 
A. Cùng phương 
2.Định hướng cao 
B. Cùng pha 
3.Kết hợp cao 
C. Số phôtôn bay theo cùng hướng lớn 
4.Cường độ cao 
D. Cùng năng lượng 
Các phôtôn này có cùng năng lượng ( ứng với sóng điện từ có cùng bước sóng ; do đó tính đơn sắc của chùm sáng rất cao ) 
Chúng bay theo cùng một phương ( tính định hướng của chùm sáng rất cao ) 
Tất cả các sóng điện từ trong chùm sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha ( tính kết hợp của chùm sáng rất cao ) 
Số phôtôn bay theo cùng một hướng rất lớn nên cường độ của chùm sáng rất lớn 
3. Cấu tạo của Laser: 
Tùy vào vật liệu phát xạ , người ta đã tạo ra laser khí (CO 2 ), laser rắn và laser bán dẫn 
Xét cấu tạo của một laser rắn – laser rubi : 
Laser hồng ngọc , một laser chất rắn , được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1960 , bởi nhà vật lý Theodore Maiman tại phòng thí nghiệm Hughes Laboratory ở Malibu, California . 
Rubi ( hồng ngọc ) là Al 2 O 3 có pha Cr 2 O 3 , ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản 
Hình 34.4 (Laser rubi ) 
G 1 
1 
A 
G 2 
2 
LASER KHÍ 
II. MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA LASER 
Laser với cường độ thấp , chỉ là vài miliwatt , cũng có thể nguy hiểm với mắt người . 
Độ an toàn của laser được xếp từ I đến IV. Với độ I, tia laser tương đối an toàn . Với độ IV, thậm chí chùm tia phân kỳ có thể làm hỏng mắt hay bỏng da . 
Các sản phẩm laser cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút laser dùng trong lớp học được xếp hạng an toàn từ I, II, hay III. 
Dùng tường tia laser plasma làm đèn đỏ 
ỨNG DỤNG CỦA 
TIA LASER 
TRONG Y KHOA 
Năm 
Loại laser 
Lĩnh vực ứng dụng 
1984 
He-Ne laser 
Điều trị nha chu viêm 
1991 
Nitơ laser 
Vật lý trị liệu 
1991 
Argon laser 
Crypton lase 
Phẫu thuật mắt 
1993 
YAG: Nd laser 100W 
Y học thực nghiệm ( phẫu thuật ) 
1994 
He-Ne laser nội mạch 
Các bệnh tim mạch và tuần hoàn não 
1998 
Hơi vàng PDT laser 
Điều trị ung thư não 
1999 
Ruby laser 
Xóa các nám đen và nâu 
1999 
Hơi đồng laser 
Chữa các u máu phẳng 
2001 
Excimer laser 
Tật khúc xạ 
Dùng tia LASER chữa bệnh phù hoàng điểm 
Trong chuyên khoa mắt 
Một tia laser xác định u ác tính 
Trong nội khoa 
Tia LASER 
LASER để chữa bệnh thoát vị đĩa đệm 
Trong ngoại khoa 
Tia LASER 
LASER mới bốc được khối u đi 
Trong nội khoa 
Máy phát xung 
laser femto giây 
Thiết bị chữa bệnh sâu răng bằng tia LASER 
Trong chuyên khoa răng hàm mặt 
Dao mổ LASER 
Triệt lông bằng Laser GYAG 
Xóa xăm bằng 
Laser Yag 
BÚT LASER DÙNG TRONG THUYẾT TRÌNH 
MÁY IN LASER 
TV LASER SIÊU NÉT 
CHUỘT LASER KHÔNG DÂY 
ĐẦU ĐỌC ĐĨA VÀ THÍ NGHIỆM VỚI LASER DIODE TRONG ĐẦU DVD 
LASER QUÉT MÃ VẠCH HÀNG HOÁ VÀ LASER CHỐNG TRỘM 
ĐÈN LASER_ NHỮNG MÀN TRÌNH DIỄN LASER NGOẠN MỤC 
Liên lạc vệ tinh bằng Tia laser 
Dùng tia LASER để phát hiện và làm chệch quĩ đạo của các vật thể vũ trụ có khả năng đâm sầm vào Trái Đất   
Gửi chùm laser chứa thông tin qua cáp quang 
Vũ khí ABL dùng để phá hủy tên lửa 
Bắn một tia laser cực mạnh vào vùng trung tâm dải Ngân Hà để đo độ biến dạng của khí quyển Trái Đất . 
BÀI TẬP 
1. Chọn câu đúng . 
Chùm sáng do laser rubi phát ra có màu 
A. Trắng 
B. Xanh 
C. Đỏ 
D. Vàng 
BÀI TẬP 
2. Tia laser không có đặc điểm nào dưới đây ? 
A. Công suất lớn . 
B. Độ định hướng cao . 
C. Cường độ lớn . 
D. Độ đơn sắc cao . 
BÀI TẬP 
3. Bút laser mà ta thường dùng để chỉ bảng thuộc loại laser nào ? 
A. Khí . 
B. Bán dẫn . 
C. Rắn . 
D. Lỏng .