Bài giảng Vật lí Khối 12 - Bài 34: Sơ lược về Laser

CHÀO MỪNG CÁC THẦY CÔ GIÁO VÀ CÁC EM HỌC SINH 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
Câu 1 : Trình bày tiên đề Bo ( Bohr ) về các trạng thái dừng ? 
Trả lời : Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định , gọi là các trạng thái dừng . Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ . 
 Trong các trạng thái dừng của nguyên tử , electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng . 
Câu 2 : Trình bày tiên đề Bo ( Bohr ) 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 ( E n ) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn ( E m ) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n - E m : 
ε = hf nm = E n - E m 
 Ngược lại , nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n – E m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao E n . 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
TIẾT 57 : SƠ LƯỢC 
 VỀ LAZE 
CÁC NHÀ BÁC HỌC NGHIÊN CỨU VỀ LAZE ĐẦU TIÊN 
Từ trái qua phải : 
Charles Hard Townes ( 1915- ) - Mỹ 
Aleksandr Mikhailovich Prokhorov ( 1916-2002 ) - Nga 
Nikolay Gennadiyevich Basov ( 1922-2001 ) – Nga 
Cùng nhận giải Nobel Vật lý năm 1964. 
I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE : 
1. Laze là gì ? 
 - Laze là cách đọc từ LASER của tiếng Anh là tên viết tắt của cụm từ Light Amplifier by Stimulated Emission of Radiation ( Máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng ). 
- Vậy :Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng có cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng . 
- Đặc điểm : có tính đơn sắc , tính định hướng , tính kết hợp rất cao và cường độ lớn . 
2. Sự phát xạ cảm ứng 
- 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  ’. 
- Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ε = 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 ε . Phôtôn ε có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn  ’. 
- 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 . 
C 1 : Hãy mô tả cụ thể quá trình nhân phôtôn vẽ trên hình 34.3(trang 171 SGK )? 
ĐẶC ĐIỂM 
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 có cùng năng lượng ( ứng với SĐT có cùng bước sóng ): tính đơn sắc của chùm sáng rất cao . 
- Chúng bay theo cùng một phương : tính định hướng của chùm rất cao . 
- Các SĐT trong chùm sáng do nguyên tử phát ra đều cùng pha : tính kết hợp của chùm sáng rất cao . 
- Số phôtôn bay theo cùng một hướng rất lớn : cường độ chùm sáng rất lớn . 
3. Cấu tạo và hoạt động của laze : 
- Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laze khí, laze rắn, và laze bán dẫn. Ta xét laze rắn. 
- 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. Đó cũng là màu của tia laze 
a. Laze Rubi : 
b. Cấu tạo : Laze Rubi gồm : 
- Mặt (2) là mặt bán mạ ( mạ một lớp mỏng để khoảng 50% cường độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, khoảng 50% truyền qua ) Mặt này trở thành một gương phẳng (G 2 ) có mặt phản xạ quay về phía G 1 . Hai gương G 1 và G 2 song song với nhau. 
- 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 (G 1 ) có mặt phản xạ quay vào phía trong. 
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. Nếu có một ion Crôm bức xạ theo phương vuông góc với 2 gương thì ánh sáng sẽ phản xạ đi lại nhiều lần giữa 2 gương . Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G 2 . 
c. Hoạt động : 
Hình 34.4 (Laze rubi ) 
G 1 
1 
A 
G 2 
2 
Laze khí He- Ne 
La Z e bán dẫn . 
II. ỨNG DỤNG CỦA LAZE : 
1. Trong y học : 
- Do có thể tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ , người ta đã dùng tia laze như một dao mổ trong các phẩu thuật tinh vi như mắt , mạch máu , Tác dụng nhiệt của tia laze được dùng chữa một số bệnh như các bệnh ngoài da , xóa vết xâm ,  
Trong y học 
Dao mổ laser 
Chữa vết thâm , nám bằng tia laze 
2. Trong thông tin liên lạc : 
- Do tính định hướng và tần số cao nên tia laze có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến như vô tuyến định vị , liên lạc vệ tinh , điều khiển tàu vũ trụ , tên lửa , Do tính kết hợp và cường độ cao nên tia laze còn được dùng trong truyền tin bằng cáp quang . 
3. Trong công nghiệp : 
- Do tính định hướng cao và cường độ lớn nên laze được dùng khoan , cắt nhiều chất liệu hay tôi kim loại . 
Máy tiện bằng tia laze 
Máy đọc mã vạch bằng tia laze 
4. Trong trắc địa : 
- Laze còn được dùng để đo đạc khoảng cách , ngắm đường thẳng ,  
5. Các ứng dụng khác : 
- Laze còn được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, ổ cứng , trong bút chỉ bảng ( Laze bán dẫn ), trong chuột máy tính,trang trí , quãng cáo , biểu diễn ,  
Sử dụng ánh sáng laser trong trang trí vui chơi  
Sử dụng ánh sáng la Z e làm đèn tín hiệu 
CỦNG CỐ : 
Câu 1 : Bút laze chỉ bảng thuộc loại laze nào ? 
 A . Khí . 
 B . Lỏng . 
 C . Rắn . 
 D . Bán dẫn . 
Đáp án : 
D 
Câu 2 : Tìm phát biểu sai 
Laze hoạt động dựa trên hiện tượng ảm ứng điện từ . 
Có 3 loại laze: rắn , khí , bán dẫn . 
Có tính đơn sắc cao . 
Chùm tia laze không tạo ra được các vùng giao thoa . 
Câu 3 . Chọn câu đúng . 
Chùm sáng do laser rubi phát ra có màu 
A. Trắng 
B. Xanh 
C. Đỏ 
D. Vàng 
Câu 4 . 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 . 
HƯỚNG DẪN, DẶN DÒ : 
1. Học phần ghi nhớ ( trang 173 SGK ) 
2. Soạn vào vở và học thuộc phần trả lời các câu hỏi từ 1 đến 6, làm các BT 7, 8 ( trang 173 SGK ) 
 BT 34.2 đến 34.7 ( trang 57 SBT ) 
3. Xem trước bài 35 ( trang 176 SGK ) 
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Mổ mắt bằng laze 
Xóa vết xâm bằng laze 
Trang trí bằng laze 
Đầu đọc đĩa CD 
Laze trong kỹ thuật quân sự