Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 34: Sơ lược về Laser - Trường THPT Ngũ Hành Sơn

S¬ l­îc vÒ laze 
GV: 
Tr­êng thpt ngò hµnh s¬n 
Líp 12/10 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho ở điểm nào? 
Trình bày tiên đề của Bo về các trạng thái dừng? 
 Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho và 2 tiên đề của Bo. 
 Mẫu nguyên tử Bo giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch cảu các nguyên tử. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 Tiên đề về các trạng thái dừng : 
Nguyên tử chỉ tồn tại ở các trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. Khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. 
Ở các trạng thái dừng thì các electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Trình bày tiên đề Bo về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử? 
Bài tập 7/169 sgk. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : 
 - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E n sang trạng thái dừng có năng lượng E m thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng bằng:  = hf nm = E n – E m . 
 - Khi nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E m mà hấp thụ được phôtôn có năng lượng như trên thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng E n . 
E n – E m = hf nm = hc/  = 6,625.10 -34 .3.10 8 /(0.694.10 -6 ) 
 = 28,64.10 -20 J = 1,79 eV 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
Bµi 30 
 Năm 1958, các nhà bác học Nga và Mĩ, nghiên cứu độc lập với nhau, đã chế tạo thành công laze đầu tiên. 
 Đó là một loại nguồn sáng mới, phát ra chùm sáng có đặc điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường. 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
I- CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 
Laze: LASER 
L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation: 
sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cảm ứng. 
 (phát xạ kích thích) 
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. 
1. Laze là gì? 
I- CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 
1. Laze là gì? 
2. Sự phát xạ cảm ứng 
Năm 1917, khi nghiên cứu lí thuyết phát xạ, Einstein 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: 
’ 
 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
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. 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
I- CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 
1. Laze là gì? 
2. Sự phát xạ cảm ứng 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
 Đặc điểm của chùm sáng Laze: 
 Có tính đơn sắc cao ( các phôtôn có cùng   cùng  ) 
 Có tính định hướng cao ( các phôtôn bay cùng 1 phương ) 
 Có tính kết hợp cao ( SĐT trong chùm sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha ) 
 Có cường độ lớn ( số phô tôn bay theo cùng 1 hướng rất lớn ) 
I- CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 
1. Laze là gì? 
2. Sự phát xạ cảm ứng 
3. Cấu tạo của Laze 
Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ: 
 Xét cấu tạo của laze rubi : 
 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. 
Laze khí 
Laze rắn 
Laze bán dẫn 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
Laze 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 (G 2 ) có mặt phản xạ quay vào phía trong. 
A 
G 1 
G 2 
1 
2 
- 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. 
 trở thành một gương phẳng (G 2 ) có mặt phản xạ quay về phía G 1  G 1 và G 2 song song với nhau. 
 Xét cấu tạo của laze rubi : 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
A 
G 1 
G 2 
1 
2 
 Xét cấu tạo của laze rubi : 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
 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 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 được lấy ra từ gương bán mạ G 2 . 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong y học 
Tia laze được dùng như dao mổ trong phẫu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt), 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong thông tin liên lạc 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong công nghiệp 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong trắc địa 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong các đầu đọc đĩa CD,chuột LASER, máy in LASER, bàn phím ảo bằng LASER 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong giao thông 
Sử dụng ánh sáng laze làm đèn tín hiệu 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong lĩnh vực trang trí sân khấu 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
II- ỨNG DỤNG CỦA LAZE 
Trong các bút chỉ bảng- bản đồ, trong phòng thí nghiệm, 
SƠ LƯỢC VỀ LAZE 
CỦNG CỐ 
1. Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. 
 2. Đặc điểm của chùm sáng Laze: 
  Có tính đơn sắc cao 
  Có tính định hướng cao 
  Có tính kết hợp cao 
  Có cường độ lớn 
CỦNG CỐ 
- 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  ’. 
3. 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  ’. 
CỦNG CỐ 
Có thể khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng là vì: 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. 
4. Các loại Laze: 
Laze khí 
Laze rắn 
Laze bán dẫn 
5. Laze được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: y học, công nghiệp, thông tin liên lạc, trắc địa, 
V¹ch kÎ ®­êng, cäc tiªu vµ rµo ch¾n 
Trß ch¬i 
Sè may m¾n 
 5 
 1 
 2 
 4 
 3 
KẾT THÚC 
C©u 1 
 Tia laze không có đặc điểm nào dưới đây? 
 Độ đơn sắc cao. 
 Độ định hướng cao. 
 Cường độ lớn. 
 Công suất lớn. 
A 
B 
C 
D 
C©u 2 
Chọn câu đúng : 
 Chùm sáng do laze rubi (hồng ngọc) có màu: 
 Vàng. 
 Xanh. 
 Đỏ. 
 Hồng.	 
A 
B 
C 
D 
C©u 3 
 Màu đỏ của Rubi do ion nào phát ra? 
 Ion Nhôm. 
 Ion ôxy. 
 Ion Crôm. 
 Ion Rubidi	 
A 
B 
C 
D 
C©u 4 
 Bút laze mà ta thường dùng để chỉ bảng thuộc loại laze nào? 
 Bán dẫn. 
 Khí. 
 Lỏng. 
 Rắn. 
A 
B 
C 
D 
C©u 5 
 Một nguyên tử hiđrô đang ở mức kích thích N. Một phô tôn có năng lượng  bay qua. Phô tôn nào dưới đây sẽ không gây ra sự phát xạ cảm ứng của nguyên tử? 
  = E N – E M . 
  = E N – E L . 
  = E N – E K . 
  = E L – E K . 
K 
L 
M 
N 
A 
B 
C 
D