No Slide Title Chương 1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NGUỒN SÁNG LASER 1 1 Cơ sở vật lý của nguồn sáng laser 1 1 1Nguyên lý bức xạ sóng điện từ ánh sáng Ánh sáng phát ra khi điện tử dịch chuyển từ mức năng[.]
Chương NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NGUỒN SÁNG LASER 1.1 Cơ sở vật lý nguồn sáng laser 1.1.1Nguyên lý xạ sóng điện từ ánh sáng Ánh sáng phát điện tử dịch chuyển từ mức lượng cao sang mức lượng thấp lớp vỏ ngun tử Nếu coi ánh sáng có tính chất hạt mơ tả: E=h.υ -E: lượng -h: số Plăng 6,025.10 -34 -υ: tần số sóng ánh sáng Nếu coi sóng: λ.υ = c -λ: bước sóng ánh sáng -c: vận tốc ánh sáng Phỉ Sóng Điện từ tổng quát Trong đó: sóng ánh sáng từ hồng ngoại đến tử ngoại sóng điện từ ngang phẳng Mô hinh mẫu nguyên tử Cu to lớp điện tử nguyên tử 1s2 2s2 2p6 3s 3p 3d 10 4p 5s2 Với: - 1,2,3: Chỉ số lớp - s, p,d: thứ tự phân lớp lớp -6,10 số điện tử phân lớp 4d10 Ở trạng thái bình thường số điện tử nguyên tử lấp đầy lớp vỏ từ Các điện tử lớp vỏ dịch chuyển lên mức cao ngược lại gọi dịch chuyển Các dịch chuyển hấp thụ phát xạ ánh sáng gọi dịch chuyển quang học Mỗi trạng thái dừng nguyên tử phân tử ( gọi hạt) tương ứng với giá trị lượng định - Năng lượng cực tiểu ổn định: trạng thái - Năng lượng lớn không ổn định: trạng thái kích thích Khi cấp cho hạt lượng, điện tử chuyển từ mức thấp lên mức cao, q trình kích thích Hạt trạng thái kích thích có thời gian tồn ngắn, chuyển trạng thái ổn đính sau phát xạ ánh sáng lượng cơ,nhiệt.Hạt trạng thái kích thích siêu bền tới hai ba giây, cịn thường khoảng 10-8 đến 10-10 giây 1.1.2 Mơ tả vật lý sóng ánh sáng laser Bức xạ laser sóng điện từ có tần số từ 1017 ÷1011 Hz, ứng với bước sóng λ = 1nm ÷ 1mm Mỗi hạt photon ánh sáng đồn sóng điện từ có tần số υ xác định Khi sóng lan truyền theo phương oz với vận tốc v biên độ sóng điểm z thời điểm t : S = F(t - z/v) - F hàm mơ tả dạng sóng (mà dạng thường sin cos) thoả mãn phương trình sóng : Trường hợp tổng quát mà sóng lan truyền không gian: Khi nguồn sáng điểm đặt mơi trường đồng tính đẳng hướng mặt sóng mặt cầu đồng tâm ta có sóng cầu mà phương truyền sóng đường xuyên tâm vng góc với mặt sóng gọi tia sóng Biểu thức sóng cầu sin tính : S=acos[(ωt – kr) + ϕ0 ] gọi số sóng -a biên độ sóng cầu r =1 đơn vị -ω:tần số sóng -ϕ0 : pha ban đầu • Khi xa nguồn phần nhỏ sóng cầu coi sóng phẳng Sóng phẳng có tia sóng song song vng góc với mặt sóng, biên độ sóng khơng giảm đường truyền • Với ánh sáng laser, sóng coi sóng phẳng • Biểu thức sóng phẳng: S=acos[(ωt – kz) + ϕ0 ]Ơ-le: eiϕ= cosϕ + isinϕ Biểu diên theo z λ λ (a) (b) Hình1 Mơ tả sóng cầu phẳng z Sóng ánh sáng sóng điện từ ngang phẳng : có tính đồng pha véc tơ E H tạo với v tam diện thuận Trường hợp sóng điện từ phẳng điều hồ mà véc tơ E dao động mặt phẳng xác định chứa phương truyền v H dao động mặt phẳng vng góc với E sóng gọi phân cực phẳng hay thẳng với mặt phẳng phân cực trùng với H ... ta có ánh sáng phân cực trịn Ánh sáng tự nhiên coi phân cực trịn • Nếu đường truyền sóng đồng thời tồn hai sóng phân cực phương dao động sóng tổng hợp phân cực phẳng có phương dao động hai sóng... tốc lan truyền sóng mơi trường bt k: Sự khác biệt sóng điện từ ánh sáng sóng điện từ rađiô Sóng ánh sáng Sóng Radio Nguồn phát Nguồn thu Dịch chuyển mức lượng ®iƯn tư Chun ®éng cã gia tèc cđa ®iƯn... thái ổn đính sau phát xạ ánh sáng lượng cơ,nhiệt.Hạt trạng thái kích thích siêu bền tới hai ba giây, cịn thường khoảng 10-8 đến 10-10 giây 1.1.2 Mơ tả vật lý sóng ánh sáng laser Bức xạ laser sóng