BÁO cáo bài tập lớn môn vật lý a2 đề tài 22 LASER và ỨNG DỤNG

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Khoa học Ứng dụng  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN: VẬT LÝ A2 ĐỀ TÀI 22: LASER VÀ ỨNG DỤNG Lớp: DT01 Giảng viên hướ ng dẫn: Lý Anh Tú Thành phố Hồ Chí Minh – 2020 download by : skknchat@gmail.com download by : skknchat@gmail.com LỜI CÁM ƠN “Để hoàn thành đề tài này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện sở vật chất với hệ thống thư viện đại, đa dạng loại sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thơng tin Xin cảm ơn thầy Lý Anh Tú giảng dạy tận tình, chi tiết để chúng em có đủ kiến thức vận dụng chúng vào báo cáo Xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Minh Hương hướng dẫn chúng em làm tập từ dễ đến khó, giúp chúng em áp dụng vào tốn vật lý - ứng dụng Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm để tài hạn chế kiến thức, báo cáo chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để báo cáo hồn thiện Lời cuối cùng, chúng em xin kính chúc thầy cô nhiều sức khỏe, thành công hạnh phúc.” Xin chân thành cám ơn ạ! download by : skknchat@gmail.com Đề tài: Laser ứng dụng Mục lục Contents Mở đầu Phần 1: Tổng quan Laser 1.1 Lịch sử đời – phát triển 1.2 Khái niệm laser 1.3 Tính chất laser 1.3.1 Tính chất vật lý 1.3.2 Tính chất sinh học 1.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động chung Laser 1.4.1 Cấu tạo 1.4.2 Phân loại 1.4.3 Nguyên lý hoạt động Laser Phần 2: Ứng dụng Laser 2.1 Ứng dụng laser 2.1.1 Trong y học: 2.1.2 Trong kĩ thuật công nghiệp: 2.1.3 Trong thông tin liên lạc: 2.1.4 Trong quân sự: 2.2 Tác hại tia laser người 2.2.1 Tác hại tia laser m 2.2.2 Tác hại tia laser d 2.3 Thực trạng an toàn sử dụng Laser Phần 3: Kết luận Tài liệu tham khảo download by : skknchat@gmail.com Mở đầu Vật Lý ngành khoa học tự nhiên thú vị Vật Lý bao trùm nhiều lĩnh vực Quang Học (tán sắc, khúc xạ, phản xạ…), Điện (điện trường, từ trường ), Cơ học (lực, chuyển động, dao động, ),Vật Lý hạt nhân( phóng xạ, đồng vị phóng xạ ) Ngồi Vật Lý cịn có chuyên ngành khác như: Vật lý lý thuyết, điện tử sở Như Vật lý móc xích kết nối nhiều ngành khoa học, nhiều lĩnh vực sống Do đó, Vật Lý có nhiều cơng trình ứng dụng khoa học đời sống phục vụ trực tiếp nhu cầu người như: giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, lĩnh vực công nghệ thông tin, truyền thơng Bài viết sau chúng em trình bày chủ đề LASER VÀ ỨNG DỤNG LASER? để nói lên liên kết Vật Lý với khoa học kỹ thuật mà ta úng dụng sống thường ngày download by : skknchat@gmail.com Phần 1: Tổng quan Laser 1.1 Lịch sử đời – phát triển Laser theo maser, thiết bị có chế tương tự tạo tia vi sóng xạ ánh sáng Maser tạo Charles H Townes sinh viên tốt nghiệp J.P Gordon H.J Zeiger vào năm 1953 Maser khơng tạo tia sóng cách liên tục Nikolay Gennadiyevich Basov Aleksandr Mikhailovich Prokhorov Liên bang Xô viết làm việc độc lập lĩnh vực lượng tử dao động tạo hệ thống phóng tia liênMasertụcnguyênbằng mẫucáchamoniacdùng nhiềuđầutiênhơnvà nhà2mức phát minh Charles H Townes lượng Hệ thống phóng tia liên tục mà không cho hạt xuống mức lượng bình thường, giữ tần suất Năm 1964, Charles Townes, Nikolai Basov Aleksandr Prokhorov nhận giải thưởng Nobel vật lý tảng cho lĩnh vực điện tử lượng tử, dẫn đến việc tạo máy dao động phóng đại dựa thuyết maser-laser Laser hồng ngọc, laser chất rắn, tạo lần vào năm 1960, nhà vật lý Theodore Maiman phịng thí nghiệm Hughes Laboratory Malibu, California Hồng ngọc ơxít nhơm pha lẫn crôm Crôm hấp thụ tia sáng màu xanh xanh lục, để lại tia sáng màu hồng phát download by : skknchat@gmail.com Robert N Hall phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay laser diod, năm 1962 Thiết bị Hall xây dựng hệ thống vật liệu gali-aseni tạo tia có bước sóng 850 nanơmét, gần Thiết bị laser bán dẫn quang trị liệu MultiLaser Plus vùng quang phổ tia hồng ngoại Laser bán dẫn với tia phát thấy được trưng bày năm Năm 1970, Zhores Ivanovich Alferov Liên Xơ Hayashi Panish Phịng thí nghiệm Bell độc lập phát triển laser diode hoạt động liên tục nhiệt độ phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối Ngồi laser cịn ứng dụng phương tiện hỗ trơ, bô sung cho cac phương phap điêu tri truyên thống Sau laser đa thành phương tiện độc lập va rât nhiêu trương hơp đa đem lai kêt qua ma không phương phap nao trươc co thê đat tơi nôi Thực tê thê giơi thời điểm hinh môt nganh y hoc mơi – ngành y học Laser, vơi chức nghiên cứu phat triên va ứng dung ky thuât Laser phuc vu sức khoe người Từ năm 1974 đa co tô chức “Hôi y hoc Laser thê giơi” vơi 10.000 hôi viên thuôc 50 nươc tham gia 14/11/1967 - Theodore Maiman đăng ký sáng chế cho tia laser giới download by : skknchat@gmail.com 1.2 Khái niệm laser Laser tên chữ đầu thuật ngữ tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ’’ (Sự khuếch đại ánh sáng xạ kích hoạt) Laser nguồn ánh sáng nhân tạo thu nhờ khuếch đại ánh sáng xạ phát kích hoạt cao độ phần tử môi trường vật chất tương ứng Laser ánh sáng có nhiều tính chất đặc biệt hẳn ánh sáng tự nhiên hay nhân tạo khác có cơng dụng hữu ích áp dụng nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật đời sống, tạo nên cách mạng khoa học kỹ thuật sau đời Sự đời Laser bắt nguồn từ Thuyết Lượng tử nhà bác học A Einstein phát minh năm 1916 Đến năm 1954, nhà bác học Anh, Mỹ đồng thời sáng chế máy phát tia laser ứng dụng vào thực tế Các thử nghiệm laser người năm 1960 Từ năm 1964, bắt đầu ứng dụng laser trị liệu Da (chuyên khoa da liễu) 1.3 Tính chất laser download by : skknchat@gmail.com 1.3.1 Tính chất sắc cao 1.3 Tính chất laser 1.3.1 Tính chất vật lý  Độ đơn sắc cao Laser chùm ánh sáng mà tia sáng có mức chênh lệch bước sóng nhỏ nhất, so với chùm sáng đơn sắc khác Sự chênh lệch bước sóng cịn gọi phổ ánh sáng chùm ánh sáng Và dĩ nhiên phổ hẹp độ đơn sắc chùm sáng cao Trước có laser nhà vật lý tạo chùm ánh sáng đơn sắc có chênh lệch bước sóng từ Å đến 10nm, để sử dụng nghiên cứu khoa học Trong mức chênh lệch bước sóng chùm ánh sáng laser tới 0,1 Å Tính chất quan trọng hiệu tác dụng laser tương tác với vật chất, với tổ chức sinh học phụ thuộc vào độ đơn sắc Trong trường hợp gần với buồng cộng hưởng quang học độ rộng vạch xác định công thức: Δ v= hv (τ1 ) c 2 π P download by : skknchat@gmail.com Trong đó: v : Là tâm tần số phát P - Công suất phát xạ c- τ Thời gian sống phôton buồng cộng hưởng h - Hằng số Planck  Độ định hướng cao Khác với nguồn sáng khác, tia sáng Laser chọn lọc phát tia vng góc với gương, nên song song với (hay nói theo ngơn ngữ vật lý góc mở tia nhỏ) Nhờ vậy, laser có độ định hướng lý tưởng, chiếu xa, đến mức người ta dùng laser để đo khoảng cách vũ trụ Nguồn sáng nhiệt xạ theo phương không gian Nhưng cấu buồng cộng hưởng máy phát Laser nên phát dao động ngang chúng tập trung mặt phẳng phân cực Công suất phát phân bố phân bố đẳng pha độ nguồn Độ định hướng cao cho tập trung lương góc khối nhỏ tạo nên cường độ lớn Với laser sóng phẳng xạ từ buồng cộng hưởng với gương đường kính d (hoặc diện tích A= nhiễu xạΔθ= πd d ), sau gương chùm laser tán xạ tượng nhiễu xạ, góc λ , chùm tia xạ góc khối: ΔΩ=( Δθ)2=d2 / λ2=A / λ2 Giá trị góc khối nhỏ so với góc khối xạ nguồn ánh sáng nhiệt cỡ π download by : skknchat@gmail.com ... xạ ) Ngồi Vật Lý cịn có chun ngành khác như: Vật lý lý thuyết, điện tử sở Như Vật lý móc xích kết nối nhiều ngành khoa học, nhiều lĩnh vực sống Do đó, Vật Lý có nhiều cơng trình ứng dụng khoa... thành loại : + Laser khí ngun tử (He-Ne) + Laser khí iơn (laser Ar+) + Laser khí phân tử (laser C O2, laser N2) Laser khí thơng dụng laser He-Ne Laser dùng hỡỗ̃n hợp khí gồm Laser He-Ne 90%...  Laser lỏng Gồm loại: + Laser chelate hữu cơ-đất + Laser vô oxyd cloride-neodym-selen + Laser màu Trong đó, laser màu có nhiều ứng dụng phổ biến Laser màu  Laser bán dẫn Laser diode làm vật