Tài liệu Tieu luan laser khí he-ne và vũ khí thế hệ mới

LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI A. MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Thế kỉ XXI là thế kỉ của những công nghệ cao, công nghệ kĩ thuật số, nhu cầu sinh hoạt của con người cũng ngày một cao hơn vì thế mà đã có nhiều công nghệ mới, phát minh mới dần ra đời để có thể đáp ứng sự đòi hỏi của con người. Tuy nhiên, con người vẫn không dừng lại ở đó, không những quan tâm tới khả năng đáp ứng nhu cầu công việc của các loại máy móc mà còn đánh giá sự gọn nhẹ của chúng. Muốn thế phải có những công nghệ tiên tiến mới đáp ứng được. Laser, có thể rất gần gũi với tất cả mọi người. Và hầu hết chúng ta đều nghe nhắc tới cụm từ này một vài lần trong cuộc sống. Đây là một phát minh vĩ đại của thế kỉ XX đã và đang chứng tỏ vai trò của mình trong sự phát triển của khoa học kĩ thuật cũng như trong các ứng dụng ở nhiều nghành khác nhau của nền kinh tế quốc gia. Ngày nay, Laser hiện diện ở nhiều nơi, nhưng những thông tin về nó thì vẫn còn rất hạn chế. Nó phát triển rất mạnh mẽ và đã xâm nhập rất nhiều vào cuộc sống. Không chỉ có vậy mà Laser hiện nay đã và đang trở thành một loại vũ khí thế hệ mới, có sức mạnh lớn gấp nhiều lần so với các loại vũ khí thông thường, có thể nói nó chiếm một phần khá quan trong trong tất cả các nghành, đặc biệt là quân sự. Tuy nhiên, trên thị trường có rất nhiều loại Laser khác nhau, phong phú và rất đa dạng, mỗi loại có mỗi đặc tính và công dụng riêng. Cũng SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 1 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm chính vì vậy mà đã có rất nhiều câu hỏi được đặt ra: Laser là gì? Laser xuất hiện như thế nào? Laser có những tính chất và ứng dụng gì trong cuộc sống? Có bao nhiêu loại Laser như thế? Laser nào được sử dụng phổ biến nhất? Và tại sao nó lại được gọi là vũ khí thế hệ mới của nhân loại?...vv. Với mong muốn trả lời những câu hỏi đó, tôi đã chọn đề tài “ Laser khí He-Ne và vũ khí thế hệ mới” để tìm hiểu và nghiên cứu trong bài tiểu luận này. Trong quá trình làm bài tiểu luận, không tránh khỏi những thiếu sót. Với thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên trong bài tiểu luận hôm nay thì tôi vẫn chưa có thể trình bày một cách đầy đủ về Laser. Tôi xin chân thành chờ đón sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để bài làm được sửa chữa kịp thời và bổ sung thích hợp để bài tiểu luận được hoàn chỉnh hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn. II. Mục đích nghiên cứu Khái quát sơ lược về Laser khí và đi sâu tìm hiểu Laser He-Ne về: cấu tạo, tính chất và cơ chế hoạt động…vv Đưa ra một số thông tin và hình ảnh về những phát hiện mới nhất của Laser để cho thấy được Laser là một loại vũ khí hiện đại nhất. Từ đó nêu ra một số hạn chế của việc sử dụng Laser và những sai lầm khi nói về Laser. III. Đối tượng nghiên cứu Tập trung nghiên cứu về: Laser khí, Laser He-Ne, những vũ khí thế hệ mới và một số hạn chế. IV. Nội dung nghiên cứu SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 2 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm Đề tài nghiên cứu đến những kiến thức cơ bản của Laser ở các phương diện: sơ lược về Laser khí, Laser He-Ne, vũ khí thế hệ mới, một số hạn chế của Laser . V. Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp và phân tích So sánh và khái quát Hướng dẫn của giáo viên Thu thập tài liệu từ sách giáo trình, internet…vv SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 3 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm B. NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1. Sơ lược về Laser khí Laser khí là loại ánh sáng Laser sinh ra với tác nhân là ion, phân tử chất khí và các điện tử. Tác nhân của Laser khí thường ở dạng plasma: chuẩn trung hòa, mật độ hạt mang điện lớn. 1.1 Cấu tạo cơ bản - Hoạt chất Laser: Là môi trường chứa các hoạt chất có khả năng phát ra bức xạ Laser khi được kích hoạt bằng một nguồn năng lượng. - Nguồn bơm: Là nguồn năng lượng để duy trì hoạt động của môi trường hoạt chất Laser, giữ cho hoạt chất luôn luôn ở trạng thái có số phần tử ở mức B nhiều hơn ở mức A. - Buồng cộng hưởng: Bao gồm 1 gương phản xạ toàn phần và 1 gương bán mờ (độ phản xạ từ 70% đến 99%). Buồng cộng hưởng cho phép nguồn sáng kích thích chất nhiều lần và chùm tia sáng bức xạ sẽ được khuyếch đại và chọn lọc qua gương phản xạ toàn phần và gương mờ cho đến khi ổn định để phát ra chùm sáng Laser. Gương phản xạ Toàn phần Nguồn bơm Gương bán phản xạ Tia Laser 1.2 - Đặc điểm và tínhBuồng chấtcộng chung của Laser khí hưởng Là loại Laser có môi trường hoạt tính nằm trong pha khí Laser phát chủ yếu trong hưởng chế độ liên tục có nhiều ứng dụng kỹ thuật Có thể thực hiện kích thích bằng hai quá trình là bơm điện và bơm quang học Hầu hết nguyên tố ở trạng thái khí đều có thể phát Laser. Rất nhiều nguyên tử, phân tử có thể phát Laser. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 4 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm - Ưu điểm so với Laser khác : dễ chế tạo, cấu trúc phổ năng lượng của khí phân tử hay nguyên tử đã được nghiên cứu kỹ - Vùng bước sóng khá rộng từ tử ngoại đến hồng ngoại, có thể đạt công suất lớn 1.3 Phân loại Laser khí Tùy theo môi trường hoạt tính của laser khí, đến nay ta có thể phân Laser khí thành 5 loại sau: - Laser khí đơn nguyên tử với môi trường hoạt tính là các khí hiếm: NeI, ArI, OI,NI, He – Ne,… - Laser khí ion có môi trường hoạt tính là các khi như: ArII, ArIII, KrIII,OIII, OIV, HgII,.. - Laser khí phân tử có môi trường hoạt tính là các chất khí hoạt động ở áp suất thường như: N2, H2O, CO, CO2,… - Laser hơi kim loại là Laser khí làm việc ở pha khí sau khi kim loại bị bốt hơi. - Laser excimer 1.4 Quá trình kích thích trong Laser khí 1.4.1 Kích thích trực tiếp Khi có một chùm điện tử được gia tốc va chạm với hai nguyên tử khí trong buồng cộng hưởng, thì nhờ quá trình va chạm loại 1 năng lượng chuyển động của điện tử sẽ truyền cho hệ nguyên tử để đưa chúng lên trạng thái kích thích. Đại lượng tiết diện hiệu dụng có thứ nguyên diện tích và giữ nguyên vai trò như xác xuất dịch chuyển. Lý thuyết đã chứng minh rằng trong gần đúng bậc nhất, giá trị của tiết diện hiệu dụng tỷ lệ với bình phương yếu tố ma trận của momen lưỡng cực điện, do đó các nguyên lý chọn lọc trong gần đúng lưỡng cực điện sẽ là chung cho cả quá trình dịch chuyển quang lẫn dịch chuyển do va chạm. Tuy nhiên, do tiết diện hiệu dụng không thuần túy tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ rút ra từ dịch chuyển lưỡng cực điện, nên bằng với va chạm điện tử, SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 5 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm các hệ nguyên tử có thể trực tiếp chuyển sang các mức “không liên kết quang” với các mức ban đầu. Đối với sự va chạm giữa điện tử và các phân tử thì sự kích thích trực tiếp ít nhiều có sự khác biệt và phức tạp hơn. Phép lý thuyết đã chứng tỏ rằng, tiết diện hiệu dụng va chạm trực tiếp giữa điện tử và phân tử là nhỏ trong quá trình làm thay đổi mức năng lượng dao động và quay của phân tử. Chính vì thế để có được sự nghịch đảo độ tích lũy giữa các mức dao động của phân tử, người ta phải dùng va chạm điện tử để chuyển phân tử ở trạng thái điện tử cơ bản sang trạng thái kích thích, rồi sau đó nhờ sự biến đổi năng lượng xảy ra theo nguyên lý Franck-Condon mà tạo nên sự nghịch đảo độ tích lũy. 1.4.2 Sự truyền cộng hưởng năng lượng kích thích Là quá trình được sử dụng phổ biến đối với nhiều Laser khí mà hoạt chất bao gồm ít nhất hai loại khí. Nếu hệ nguyên tử A nhờ va chạm điện tử chuyển sang trạng thái kích thích A*, thì va chạm với hệ nguyên tử B nó sẽ truyền năng lượng kích thích để đưa hệ nguyên tử B từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích B*. Khi D E =0, xác suất truyền năng lượng lớn nhất. Đó là sự truyền cộng hưởng năng lượng kích thích. Đối với hỗn hợp khí phân tử hoặc nguyên tử và phân tử quá truyền năng lượng kích thích có thể phức tạp hơn. 1.4.3 Các quá trình kích thích khác Ngoài hai dạng kích thích cơ bản trên, còn có nhiều dạng kích thích xảy ra: - Nhờ va chạm điện tử dẫn đến quá trình ion hóa Penning và ion hóa truyền điên tích - Nhờ bức xạ tự phát từ các hệ nguyên tử được kích thích - Nhờ hiện tượng hấp thụ hay bức xạ cưỡng bức - Nhờ va chạm với thành bình - Nhờ hiện tượng phân ly, tái hợp và quá trình tạo các phản ứng học SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 6 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm 2. LASER He – Ne 2.1 Lịch sử Laser He – Ne là Laser khí được phát minh đầu tiên vào cuối năm 1960. Là một trong những loại Laser khí được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay trong nhiều lĩnh vực như y học, quân sự, công nghiệp,… và được sản xuất với qui mô công nghiệp. 2.2 Đặc điểm laser He – Ne Là loại Laser khí nguyên tử có môi trường hoạt tính là khí He – Ne Sự phát Laser xảy ra trên các mức năng lượng của Ne, còn He thêm vào là tác nhân truyền kích thích cộng hưởng trong quá trình bơm. So với Laser rắn thì độ rộng các mức năng lượng của Laser khí là khá nhỏ nên ta phải dùng bơm điện thay vì bơm quang học như Laser rắn. Vì vậy, có thể kích thích Laser khí hoạt động ở dòng phóng điện thấp. - Vùng bước sóng khá rộng từ tử ngoại đến hồng ngoại, bước sóng 632,8 mm - Là một loại Laser công suất thấp được sử dụng phổ biến nhất, công suất phát từ 20-30mW - Phát tia Laser có màu đỏ 2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động laser He – Ne 2.3.1 Cấu tạo Laser He – Ne cấu tạo gồm các bộ phân chủ yếu sau: - Buồng cộng hưởng chứa khí He – Ne Một gương phản xạ toàn phần Một gương bán phản xạ Nguồn điện SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 7 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm 2.3.2 Sơ đồ các mức năng lượng 2.3.3 Cơ chế hoạt động Hoạt động trên cơ sở sự truyền năng lượng kích thích cộng hưởng giữa nguyên tử He và Ne. Bằng va chạm điện, các nguyên tử He ở trạng cơ bản 1 1S được chuyển lên trạng thái siêu bền 21S và 23S. Do hai trạng thái này nằm rất gần các mức kích thích 3s và 2s của nguyên tử Ne, nên nhờ va chạm không đàn hồi loại 1 có sự truyền cộng hưởng năng lượng kích thích từ He sang Ne và tạo được sự nghịch đảo độ tích lũy giữa các mức 3s, 2s với các mức 3p, 2p trong Ne. Sơ đồ lý thuyết: - e- He Ne + Sơ đồ thực tế: Với Laser He-Ne, ta tập trung chú ý mấy tham số tối ưu sau: + Đường kính ống phóng + Mật độ dòng phóng điện SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 8 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm + Áp suất riêng phần của Ne tỷ số áp suất PHe/PNe Tất cả ba tham số trên đều có liên quan với nhau nên chúng phải thõa mãn đồng thời thì mới đạt được công suất phát tối ưu. 2.3.4 Ứng dụng Định hướng và xác định vị trí. Đọc mã vạch Ghi đĩa CD Y học Trình diễn II. VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI 2.1 Làm sao để biến Laser thành vũ khí? Cơ bản mà nói Laser chính là chùm ánh sáng, ánh sáng chính là sự chuyển động của năng lượng. Laser sản sinh ra năng lượng với cường độ cao chính vì vậy nó có thể trở thành vũ khí. Laser nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích, nói cách khác là kích thích các hạt proton. Để làm điều đó cần có: + Môi trường hoạt chất (chất rắn, lỏng, khí): một chất đặc biệt có khả năng khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra Laser. + Nguồn năng lượng : tác động lên nguyên tử trong môi trường hoạt chất để đạt trạng thái kích thích. + Gương phản xạ : một gương toàn phần và bán phần, phản xạ lại làm cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất Laser nhiều lần tạo mật độ photon lớn. + Thấu kính : giúp tập trung các chùm tia Laser. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 9 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm Bước cuối cùng là chứa và phát năng lượng. Một nguồn năng lượng được truyền vào môi trường hoạt chất, kích thích các electron, đẩy mức năng lượng lên cao. Khi đó nó phát ra photon, các hạt photon này sẽ toả ra nhiều hướng khác nhau, va phải các nguyên tử khác, kích thích eletron ở các nguyên tử này, sinh thêm các photon cùng tần số, cùng pha và cùng hướng bay, tạo nên một phản ứng dây chuyền khuyếch đại dòng ánh sáng. 2.2 Siêu Laser Công nghệ Free Electron Laser được phát minh vào năm 1976 bởi giáo sư vật lý John Madey ở ĐH Standford. Loại Laser này có các thuộc tính quang học giống những chùm tia Laser thông thường nhưng khác về nguyên lý phát ra. Free Electron Laser không được phát ra nhờ quá trình kích thích để tăng mức năng lượng của các electron như thông thường mà nhờ một chùm tia điện tử đi qua một cấu trúc từ tính. Do đó, tránh được hiện tượng sinh nhiệt và sức hủy diệt của tia Laser tăng mạnh. FEL đang được nghiên cứu ứng dụng trong một số lĩnh vực, trong đó có quân sự. 2.3 Laser: Làm thay đổi diện mạo chiến tranh trong tương lai Sử dụng các loại vũ khí cực chính xác dựa trên sức mạnh sắc bén của các tia sáng năng lượng cao với tốc độ ánh sáng, vũ khí Laser được đánh giá sẽ góp phần thay đổi hình thức tác chiến trong chiến tranh tương lai, bởi hiện vẫn chưa có phương pháp hữu hiệu nào chống lại loại vũ khí này. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 10 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm Phát hiện mới nhất, bằng thiết bị phóng Laser trong một thử nghiệm của Mỹ vào giữa năm ngoái tại căn cứ hải quân Mỹ trên đảo San Nicolas, cách Los Angeles, bang California khoảng 120km về phía Tây, 4 máy bay không người lái trên Thái Bình Dương đã biến thành “tro bụi”. Trong những thử nghiệm vũ khí Laser trước đây, quân đội Mỹ chỉ bắn các mục tiêu bất động hoặc di chuyển chậm trên mặt đất. Nhưng với thử nghiệm mới nhất, hải quân Mỹ chứng minh vũ khí Laser có thể tiêu diệt mục tiêu di động từ một khoảng cách lớn. 2.4 Công nghệ Laser phát triển nhất thế giới Bắt đầu chú ý tới vũ khí Laser từ rất sớm - cuối những năm chiến tranh Lạnh, song phải từ năm 2000, Mỹ mới thực sự chú trọng phát triển loại vũ khí này và đã đạt được nhiều thành công đáng kể. Mỹ hiện đang tiến hành thử nghiệm ứng dụng vũ khí Laser này trên tất cả các quân binh chủng hải, lục, không quân và trên tất cả các phương tiện tiến công hiện đại . Mỹ đã đầu tư “không tiếc tiền” để nghiên cứu. Nổi tiếng nhất và tốn kém nhất là chương trình Airborne Laser Test của Mỹ, đã tiêu tốn hết 5 tỉ USD của SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 11 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm Ngũ Giác Đài trong 15 năm. Đây là nỗ lực để gài một cỗ súng Laser khổng lồ vào chiếc máy bay Boeing 747 nhằm bắn hạ các tên lửa đạn đạo. Trong một chương trình khác, Mỹ cũng đã sử dụng tia Laser để chế tạo cảm biến tinh vi chuyên phát hiện và theo dõi các loại máy bay. Dữ liệu từ cảm biến sẽ được đưa vào bộ xử lý của hệ thống bắn Laser. Sau đó, hệ thống sẽ phóng đồng loạt 6 tia Laser tới các mục tiêu. Khác với tên lửa và đạn, tia Laser không gây ra tiếng nổ khi chạm vào máy bay. Thay vào đó, tia Laser truyền năng lượng cực lớn vào mục tiêu và biến nó thành khối lửa. Quốc phòng DARPA thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ cũng đang hoàn thiện hệ thống vũ khí Laser mang tên HELLADS trang bị cho máy bay tiêm kích và dự kiến sẽ đưa vào ứng dụng cuối năm nay. Ngoài ra, HELLADS cũng có thể được trang bị cho máy bay không người lái. Với công suất 150 Kw, tia Laser do vũ khí này bắn ra đủ sức tiêu diệt máy bay có điều khiển và máy bay không người lái. Trong tương lai, HELLADS còn có thể tiêu diệt các mục tiêu mặt đất, gồm cả bộ binh từ khoảng cách hàng chục kilomet. Với lực lượng hải quân hiện diện trên toàn cầu, Mỹ luôn phải đẩy mạnh nghiên cứu những hệ thống phòng thủ hữu hiệu cho tàu chiến. Áp lực ngày càng lớn hơn khi một số loại tên lửa chống tàu chiến mới được nâng cấp cả về tầm bắn lẫn sức công phá. Thời gian qua, nhiều nguồn tin quân sự liên tục khẳng định Trung Quốc đang hoàn thiện loại tên lửa DF-21D, có tầm bắn 3.000 km, đủ sức phá hủy tàu sân bay. Giữa lúc tin tức về DF-21D dồn dập xuất hiện, Hải quân Mỹ bất ngờ công bố bước tiến mới của chương trình siêu vũ khí khắc chế hỏa tiễn diệt tàu chiến. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 12 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm Đầu năm nay, website của Cơ quan Nghiên cứu Hải quân Mỹ thông báo đã có đột phá trong việc phát triển hệ thống phóng tia Laser đủ sức tiêu diệt các loại tên lửa tấn công tàu chiến. Theo đó, các nhà khoa học ở Trung tâm thí nghiệm quốc gia Los Alamos, thuộc bang New Mexico thử nghiệm thành công việc phóng chùm Laser có công suất phát xạ đạt ngưỡng megawatt. Việc phóng thành công chùm tia Laser công suất ngưỡng megawatt là một thành tựu lớn trong việc ứng dụng công nghệ Free Electron Laser (FEL), mở ra một thế hệ vũ khí tiên tiến mới. Nếu nghiên cứu và ứng dụng thành công trên tất cả các phương tiện tác chiến thì hệ thống vũ khí Laser của Mỹ có thể sẽ là loại vũ khí bất khả chiến bại trước các đòn tấn công của đối phương, đồng thời làm thay đổi cơ bản bộ mặt của các trận chiến trong tương lai. Với mục đích nhằm nâng cao khả năng tác chiến và giành ưu thế vượt trội trước đối phương, quốc gia nào cũng có nhu cầu phát triển và ứng dụng vũ khí Laser trên các phương tiện, kỹ thuật quân sự trong lực lượng vũ trang. Tuy nhiên, chi phí cho mỗi cỗ súng Laser sẽ không hề nhỏ, do đó để phát triển mạnh và ứng dụng rộng rãi loại vũ khí hiện đại này trong lực lượng vũ trang thì không phải nước nào cũng làm được, đặc biệt là các nước nghèo. 2.5 Người ngoài hành tinh liên lạc với trái đất bằng Laser Các nhà nghiên cứu thiên văn cho biết người ngoài hành tinh có thể liên lạc với trái đất bằng cách nháy đèn Laser SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 13 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm như một ngọn hải đăng vũ trụ. Các chuyên gia về Laser tại Đại học công nghệ Vienna, Áo, phát triển một thiết bị nhận tín hiệu Laser mờ và xuất hiện đều đặn ở khoảng cách xa, với hi vọng xác định sự sống ngoài Trái Đất. Thiết bị này rất nhạy và có thể phát hiện ánh sáng yếu trên 1/tỷ giây. Vì tín hiệu truyền đi là khoảng cách rất lớn, nên Laser là loại ánh sáng hiệu quả nhất được các chuyên gia sử dụng, nghiên cứu trên tạp chí Astrobiology cho hay: “Chúng tôi tin người ngoài hành tinh sử dụng cách đơn giản để thu hút sự chú ý của con người, trong đó có cách sử dụng những xung ánh sáng định kỳ”. Giáo sư Walter Leeb, trưởng nhóm nghiên cứu nói: nhóm nghiên cứu thực hiện thử nghiệm bằng cách mô phỏng ánh sáng Laser ngoài hành tinh phát đi 10.000 nhịp ánh sáng cận hồng ngoại ở khoảng cách 500 năm ánh sáng. Theo các chuyên gia, mặc dù tia Laser được gởi đi với mức năng lượng cao, nhưng nó vẫn trở nên mờ nhạt khi đến nơi, bởi nó đã trải qua một đoạn đường dài. Từng có nhiều nhà thiên văn học nỗ lực tìm kiếm sự sống trong vũ trụ, nhưng họ đều không thu được kết quả tốt. Giáo sư Leeb cho biết thêm rằng dự án hiện vẫn chưa hoàn thiện, song công nghệ này sẽ cung cấp nhiều bằng chứng cho thấy con người không cô độc trong vũ trụ. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 14 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm 2.6 Laser diệt tên lửa vũ khí tối tân của tương lai Nhờ khoa học kỹ thuật hiện đại, vũ khí Laser dường như được lấy ra từ trí tưởng tượng của những nhà văn viết truyện khoa học viễn tưởng. Tuy thời gian phát minh chưa lâu nhưng Laser đã được phát triển nhanh chóng và được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành, đặc biệt là y tế và quân sự. Laser xứng đáng được gọi là công cụ kỳ diệu của kỹ thuật hiện đại. III. MỘT SỐ HẠN CHẾ 3.1 Những ứng dụng nguy hiểm Mục tiêu là như thế nhưng thủ tướng Moore cũng nhìn nhận rằng, nếu lạm dụng trên mục tiêu con người, các tia Laser có thể là loại vũ khí rất ác hiểm, nó sẽ gây ra các tổn thương vĩnh viễn về thần kinh, thị giác và các cơ quan thuộc lục phủ ngũ tạng. Khi gia tăng cường độ, nó sẽ được phóng đi với tốc độ ánh sáng, ngay lập tức đốt cháy quần áo đối tượng; hay ở cường độ thấp hơn cũng có thể làm tê liệt mục tiêu từ xa 2 km. Quá trình khai hóa có thể còn tạo ra một SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 15 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm xung điện từ cực mạnh với các bước sóng siêu âm, gây đau dữ dội cho các bộ phận cơ thể và thậm chí có thể làm cho đối tượng mất cảm giác và bất tỉnh. Trong thực tế, các lọai tia Laser là loại vũ khi rất nguy hiểm, một khi nó bị lạm dụng thì thật sự là một mối đe dọa đối với con người. Rõ ràng là khả năng ứng dụng tiềm tàng của tia Laser hết sức lợi hại. Song, điều khiến các chuyên gia lo ngại là nguy cơ lạm dụng của lọai vũ khí mới này, vì nó có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng và không kém phần phức tạp và có thể được sử dụng như công cụ tra tấn cực kỳ ác hiểm không để lại dấu vết trên cơ thể. 5.2 Một số sai lầm khi tìm hiểu về Laser Sự hiện diện của Laser trong trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng, hay phim hành động, cũng như lời bình phẩm nói chung dẫn đến các suy nghĩ sai lầm. Ví dụ, trái với những gì xuất hiện trên phim như Star Wars, tia laser không bao giờ nhìn thấy trong chân không, do chân không không có tán xạ ánh sáng. Trong không khí, tia Laser có thể va chạm với bụi hay vật cản trên đường và bị tán xạ, tạo ra các tia lóe sáng; tương tự như ánh nắng mặt trời tỏa sáng trong môi trường bụi. Kĩ xảo này ứng dụng cho tia Laser có thể nhìn thấy, như trong mục đích chụp ảnh, bằng cách tăng số lượng các hạt trong không khí, như là dùng bình xịt thơm. Tia Laser với cường độ cao có thể nhìn thấy trong không khí nhờ vào tán xạ Rayleigh hay tán xạ Raman. Với các tia có cường độ cao hơn, tập trung tại một điểm nhỏ, không khí có thể bị nung lên đến trạng thái plasma, do đó Laser có thể được thấy nhờ bức xạ từ plasma này. Tuy nhiên sự tăng áp suất đột ngột SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 16 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm khi không khí bị nóng nhanh có thể tạo ra tiếng nổ lớn, và tạo ra sự phản hồi của tia Laser làm hư thiết bị (tùy vào thiết kế của laser). Trong phim khoa học viễn tưởng, các hiệu ứng đặc biệt thường miêu tả các vũ khí Laser truyền đi vài mét trong một giây, trái với thực tế là tia Laser di chuyển với vận tốc ánh sáng, nhanh đến mức không thể thấy sự di chuyển của tia Laser. Một vài cảnh phim miêu tả hệ thống an toàn sử dụng Laser đỏ, có thể được vô hiệu hóa bởi các nhân vật bằng việc là sử dụng gương, khi người này nhìn thấy tia Laser bằng cách rải các bụi trắng vào không khí. Thực tế thì hệ thống an toàn có thể dùng tia Laser hồng ngoại hơn là tia Laser thấy được. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 17 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm C. KẾT LUẬN Sự phát triển nhanh chóng và vượt bậc của Laser đều đã được mọi người công nhận, chính những ứng dụng và những phát minh đột phá của Laser đã chứng tỏ điều đó. Bài tiểu luận phần nào đã khái quát hóa về Laser khí, Laser He-Ne để chúng ta có thể thấy rõ hơn về cấu tạo, cơ chế hoạt động, các tính chất của chúng và một số ứng hạn chế của loại Laser này. Đặc biệt hơn nữa là có thể cho chúng ta thấy được sức mạnh của Laser trong các nghiên cứu của các nước đang phát triển, một loại vũ khí siêu mạnh, một vũ khí thế hệ mới. Tuy nhiên công nghệ Laser không dừng lại ở đó, nó vẫn và sẽ phát triển mạnh mẽ trong nhiều năm tới đây để góp phần nhiều hơn trong cuộc sống của con người. Bên cạnh những ứng dụng đặc biệt trong quân sự thì ở đó vẫn tồn tại một mối nguy hiểm đối với nhân loại. Vì vậy việc sử dụng Laser như thế nào để có thể giúp ích cho cuộc sống của con người là một việc cũng không dễ dàng, và tình trạng lạm dụng loại vũ khí này cũng không thể nào tránh khỏi. SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 18 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI C. GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. http://www.rp-photonics.com/helium_neon_lasers.html 2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/optmod/semiconf.html 3. http://laser.physics.sunysb.edu/~dli/hnwork.html 4.http://www.thuvienvatly.com.vn 5. Vật lý Laser và ứng dụng, Đinh Văn Hoàng – Trịnh Đình Chiến 6. Vật lý với khoa học và công nghệ hiện đại (2003), NXB Giáo Dục, Nguyễn Xuân Chánh – Lê Băng Sương 7. Kỹ thuật Laser (2004), NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Nguyễn Thế Bình SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 19 LASER KHÍ He-Ne VÀ VŨ KHÍ THẾ HỆ MỚI D. GVHD: TS. Nguyễn Thị Thanh Tâm Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… SVTH: Nguyễn Thị Kim Oanh 20