Tài liệu Bài giảng bài sơ lược tia laze vật lý 12 (3)

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 12 SƠ LƢỢC VỀ LAZE GIÁO VIÊN THỰC HIỆN: LẠI VĂN CÔNG KIỂM TRA BÀI CŨ CÂU HỎI: TRÌNH BÀY TIÊN ĐỀ BO VỀ SỰ BỨC XẠ VÀ HẤP THỤ NĂNG LƢỢNG CỦA NGUYÊN TỬ? Trả lời: - Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lƣợng (En) sang trạng thái dừng có năng lƣợng thấp hơn (Em) thì nó phát ra một phôtôn có năng lƣợng đúng bằng hiệu En - Em h.f = En - Em - Nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lƣợng (Em) mà hấp thụ đƣợc một phôtôn có năng lƣợng đúng bằng hiệu En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lƣợng 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 đƣợc 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 LƢỢC VỀ LAZE 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 gọi là tia laze, có đặc điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường. Để tìm hiểu về laze, chúng ta hãy đi xét lịch sử phát triển của laze. BA- XỐP BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 1. Laze là gì? Laze là từ phiên âm của tiếng Anh Laser (Light Amplifier by Stimulated Emission of Radiation). Chúng có nghĩa là: Máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng. a. Khái niệm - Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn Dao mổ laze Dùng tia laze tôi kim loại dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng. Chúng taxạthường ngữlàLaze nhiều lĩnh - Chùm bức phát ranghe cũng thuật được gọi chùmtrong tia laze. vực khác nhau: y học, quân sự, kỹ thuật, thông tin liên lạc…Vậy Laze là gì? Nó hoạt động theo nguyên lý nào? BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 1. Laze là gì? a. Khái niệm b. Đặc điểm của laze - Tính đơn sắc cao. - Tính định hƣớng. - Tính kết hợp cao và Câu hỏi Laze là một nguồn sáng mới, khác hẳn với các chùm sáng thông thường. Vậy laze có đặc cƣờng độ lớn. điểm gì? BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 1. Laze là gì? 2. Sự phát xạ cảm ứng. Laze ho¹t ®éng QuanCâu sát hỏi hiện tƣợng dùa nguyªn - Nguyên tắc hoạt động quan trọng Laze sựnếu phát xạ cảm Hiện nhất tƣợng gìtrả sẽtrªn xảy ra một sau của và lờilàcâu hỏi. ứng. t¾c nµo? nguyên tử đang ở trạng thái kích thích sẵnứng: sàng phát ra một phôtôn có năng - Lý thuyết về sự phát xạ cảm lƣợng  =hf màthái bắtkích gặp thích, một phôtôn có + Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng sẵn sàng Ecao đúng bay lƣớt phát ra một phôtôn có năng năng lƣợnglƣợng  = hf,’bắt gặpbằng mộthf phôtôn có quathì nó? năng lƣợng ’ đúng bằng hf bay lƣớt qua nó, lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn  (phôtôn  đƣợc gọi là phôtôn phát xạ cảm ứng). Ethấp BÀI 34: SƠ LƢỢC 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 lƣợng  = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lƣợng ’ đúng bằng hf bay lƣớt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn  (phôtôn  đƣợc gọi là phôtôn phát xạ cảm ứng). hỏi + Phôtôn  có cùng năng lƣợng, bayCâu cùng phƣơng với phôtôn ’ Phôtôn phát xạ  và phôtôn Quan sát hiện + Sóng điện từ ứng với phôtôn  hoàn toàn cùngtƣợng pha với sóng đặc điểm, tính chất điện từ ứng với phôtôn ’ tới ’cósau và trả lời câu gì giống nhau? hỏi. BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 1. Laze là gì? 2. Sự phát xạ cảm ứng Ecao E thấp 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 nhƣ thế nào? BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 1. Laze là gì? 2. Sự phát xạ cảm ứng. Câu hỏi thảo luận. lý thái thuyết + Nếu một nguyên tử đang ởDựa trongvào trạng kíchphát thích,xạsẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lƣợng = hf,hãy bắt gặp phôtôn có cảm ứng, giảimột thích năng lƣợng ’ đúng bằng hf bay nó, thì tức nguyên tử cáclƣớt đặcqua điểm củalậplaze? này cũng phát ra phôtôn . + Phôtôn  có cùng năng lƣợng, bay cùng phƣơng 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. BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE Câu Câu hỏi Câuhỏi hỏi Dựa vào cấu môi trường phát Trình bày tạo cấucủa tạo rubi của Nêu 2. Sự phát xạ cảm ứng. xạ, ta hồng cóngọc). thểngọc? tạo được (hồng Cơrachế phát laze Vai trò 3. Cấu tạo của Laze. mấy loại laze?rubi? của củaánh cácsáng bộ phận trong -Xét vào liệu phát xạrắn (Môi trƣờng ngƣờingọc? ta tạo ra laze laze hồng cấu tạovật của một laze (Laze rubi)hoạt tính), a.Tuỳ Cấu tạo của laze hồng ngọc. rắn, laze lỏng, laze khí. -Rubi ngọc) Alhai có pha - Thanh(hồng rubi hình trụlà(A) đƣợcCr mài vuông góc với trục của thanh. 2O3mặt 2Onhẵn, 3. -+ áMặt nh sáng đỏ của hồngtrởngọc dogƣơng iôn Crôm (1) đƣợc mạ Bạc thành phẳngphát G1. ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản. Đó cũng là màu của tia laze 1. Laze là gì? + Mặt (2) là mặt bán mạ (gƣơng phẳng G2), là một lớp mạ mỏng để cho khoảng 50% cƣờng độ chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua. + Hai gƣơng G1, G2 song song và có mặt phản xạ đối diện nhau. - Đèn phóng điện Xenon: dùng để chiếu sáng mạnh thanh rubi và đƣa một số lớn iôn Crôm lên trạng thái kích thích. BÀI 34: SƠ LƢỢC 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. b. Cơ chế phát tia laze Câu hỏi Nêu cơ chế phát ra tia laze của laze rubi? Màu sắc của tia laze? G1 G2 BÀI 34: SƠ LƢỢC VỀ LAZE I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE 1. Laze là gì? 2. Sự phát xạ cảm ứng. G1 3. Cấu tạo của Laze. a. Cấu tạo của laze hồng ngọc. G2 b. Cơ chế phát tia laze - 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). BÀI 34: SƠ LƢỢC 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 Biển toàn giao thông Bútbáo chỉanbảng -Trong y học: Tia laze đƣợc dùng nhƣ một dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi nhƣ mắt, mạch máu…Ngoài ra tia laze còn sử dụng đểCâu chữahỏi một số bệnh ngoài da. Nêu một vài ứng dụng quan - Tia laze đƣợc sử dụng trong liên lạc vô tuyến: vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều trọng của tia laze trong các lĩnh khiển tàu vũ trụ…,tia laze đƣợc sử dụngvực tốt như trongyviệc truyền tin bằng cáp quang. học, thông tin liên - Trong c«ng nghiÖp: Tia laze cã cêng ®é lín lạc, vµ tÝnh híng cao nªn nã ®îc øng công®Þnh nghiệp... 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,… dùng để liên phẩulạc thuật TiaDao lazelaze dùng trong vô tuyếnTôi kim loại bằng laze GHI NHỚ I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LAZE. 1. 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? A.Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng có cƣờng độ lớn dựa trên nguyên tắc của hiện tƣợng phát xạ cảm ứng. S Chùm bức xạ phát ra không phải là chùm tia laze. B. C. Tia laze là một chùm sáng có cƣờng độ lớn. D. Tia laze có tính đơn sắc, tính định hƣớng và tính kết hợp cao. CỦNG CỐ Câu Ngƣờisáng ta tạo các loạingọc) laze phát khácranhau là do: Câu 3: 2: Chùm lazeđƣợc do rubi (hồng có màu: A. độ của ánh sáng kích thích khác nhau. A Cƣờng A. Đỏ B. Môi Xanhtrƣờng lam. B B. hoạt tính khác nhau. C. Vàng. C. Cấu tạo của hai gƣơng phẳng khác nhau. D. Tím. D. Môi trƣờng hoạt tính nhƣ nhau, công suất ánh sáng kích thích khác nhau.