Chương 6 Vật lí lượng tử

Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 94 Ch. 6. Máy phát lượng tử- laser Màn trình diễn kỳ ảo rực rỡ bởi các tia laser trên làn hơi ở các đài phun nước ngoài trời, và chỉ trong chớp mắt tất cả lại biến mất Chỉ có ánh sáng laser mới có thể làm như vậy! Laser là một thiết bị để tạo ra một chùm sáng đặc biệt, có ánh sáng đơn sắc cực sáng, có chùm sáng hoàn toàn song song. Nhờ các tính chất đặc biệt đó mà laser cho những ứng dụng to l ớn và kỳ thú. Chương này sẽ trình bày các đặc trưng cơ bản của laser, cách tạo ra ánh sáng laser và một số ứng dụng của laser. Chương gồm các phần sau. 1. Ánh sáng laser. 2. Hấp thụ, bức xạ tự phát và bức xạ cảm ứng. 3. Trạng thái phân bố nghịch đảo. Bơm quang học. 4. Các loại laser (laser rắn, laser khí và các loại khác) 5. Các ứng dụng của laser. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 95 6.1. Ánh sáng laser và các đặc điểm của nó Năm 1960, vật lí đã có thêm một đóng góp to lớn cho lĩnh vực công nghệ. Việc chế tạo được Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - khuếch đại ánh sáng bởi bức xạ cảm ứng) đã mở đường vào lĩnh vực tương tác giữa các photon với khối vật chất- thường gọi là photonics. Nhờ những tính chất đặc biệt, khác hẳn ánh sáng của các nguồn sáng thông thườ ng như bóng đèn dây tóc hay đèn neôn, mà ánh sáng laser có những ứng dụng mang tính cách mạng trong khoa học công nghệ. Ở các nguồn sáng thông thường như bóng đèn dây tóc hay đèn khí neon, ánh sáng được phát do sự bức xạ của vô số các nguyên tử bị kích thích (bằng năng lượng nhiệt hoặc điện trường). Các nguyên tử này hoạt động một cách hỗn loạn và độc lập trong thời gian cực ngắn (cỡ 10 -9 s), nên ánh sáng phát ra có pha thay đổi liên tục. Ở nguồn laser, các nguyên tử của nguồn bức xạ ánh sáng một cách tập thể, đồng bộ, nên ánh sáng phát ra có tính kết hợp. Ngoài ra, ánh sáng laser gần như đơn sắc (chỉ có một bước sóng duy nhất) được bức xạ thành một chùm khá hẹp với độ định hướng cao, có thể hội tụ trên một vùng cỡ bước sóng ánh sáng. Nếu cho tia laser đi qua một lăng kính, ta không quan sát được hiện tượng tán sắc nhi ều màu, điều đó chứng tỏ sự đơn sắc của nó. Tia laser có tính đồng bộ cao, thể hiện các hiệu ứng kết hợp, cả về không gian lẫn thời gian. Đặc điểm của tính kết hợp theo thời gian liên quan đến tần số, xem thêm phần Tham khảo 1.1.1. Hai sóng cùng một tần số đi cùng một hướng sẽ giữ được hiệu số pha không đổi. Độ kết hợ p cao chỉ xảy ra khi sóng gần như đơn sắc. Tuy nhiên, kích thước của nguồn sáng còn ảnh hưởng tới tính kết hợp của ánh sáng, vì vậy phải nói đến điều kiện kết hợp theo không gian của nguồn sáng. Nguồn sáng có kích thước càng nhỏ, tính kết hợp càng cao. Chỉ có tia laser mới có thể tập trung trong một kích thước rất nhỏ. Do có tính kết hợp rất cao, với khoảng cách hàng kilomet, các sóng ánh sáng laser vẫn có thể giao thoa, trong khi với các sóng ánh sáng thông thường, khoả ng cách này chỉ cỡ 1m. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 96 Chùm tia laser có tính định hướng rất cao, có thể coi chùm như hoàn toàn song song. Sự lệch hướng chỉ do hiện tượng nhiễu xạ, liên quan đến bước sóng và khẩu độ lối ra, mà không phụ thuộc vào kích thước nguồn phát như ở các nguồn thông thường. Cùng với độ đơn sắc cao, laser có thể tạo được chùm tia với độ song song cao, do đó có thể đi rất xa với cường độ hầu như không đổi. Ngoài ra, chùm tia laser cũng có thể tụ lại với độ tụ cao, cho kích thước rất nhỏ, từ đó có mật độ năng thông rất lớn, mà các nguồn thông thường không thể đạt được. Đọc thêm: Thế nào là tính kết hợp của nguồn sáng? 1. Hiện tượng kết hợp của hai sóng (kết hợp theo không gian). Xét tính kết hợp của hai sóng A và B có cùng tần số, được mô tả bằng hai hàm sóng: (()) (()) (,) (,) A B ikx t t A ikx t t B xt Ae xt Be ωδ ωδ ψ ψ −− −− = = Ta ghi nhận hai sóng này bằng một thiết bị có độ phân giải thời gian là T (T là khoảng thời gian ngắn nhất giữa 2 sự kiện được coi là không đồng thời). Với mắt người T~0,1s, với thiết bị điện tử nhanh T~10 -10 s. Ta viết hiệu số pha của hai sóng A và B là () () () BA ttt δ δδ = − . Nếu ()t δ không thay đổi trong thời gian T, thì ta gọi hai sóng A và B là có tính kết hợp. Hai sóng A và B có thể là không kết hợp đối với mắt người nhưng vẫn còn là kết hợp đối với máy điện tử nhanh. Độ kết hợp liên quan đến bức tranh giao thoa quan sát được khi A và B gặp nhau. Trong phần quang học, ta đã biết thí nghiệm giao thoa qua hai khe Young: đó là giao thoa của hai tia A và B xuất phát từ một điểm nguồn và đi theo hai con đường khác nhau tới gặp nhau ở vùng giao thoa. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 97 Nếu dùng hai tia A và B từ hai nguồn sáng khác nhau (do các phân tử khí bị đốt nóng phát ra), thì pha của mỗi sóng đều chịu những nhiễu loạn trong thời gian T. Thông thường, ở các ống khí chuẩn, độ thăng giáng này thay đổi một các hỗn độn 10 11 lần trong 1s, cho nên hai nguồn khác nhau không thể có tính kết hợp và ta không có được bức tranh giao thoa. Nếu dùng một nguồn có kích thước (tức là không phải nguồn điểm), thì ta sẽ có các tia từ các điểm khác nhau của nguồn, các sóng này cũng thăng giáng nhiều lần trong khoảng thời gian kết hợp, và có thể làm cho bức tranh giao thoa không rõ. Vì vậy, để đạt được độ kết hợp cao, các nguồn thực (không phải nguồn điểm) cần phải có kính thước rất nhỏ. Ở các nguồn sáng thông thường, kích thước nhỏ sẽ giới hạn công suất, và không cho ánh sáng m ạnh, còn nguồn laser có khả năng tụ lại trong một diện tích rất hẹp, với mật độ công suất cao. 2. Tính kết hợp của một sóng (kết hợp theo thời gian). Tính kết hợp theo thời gian được nghiên cứu trong mối quan hệ giữa các pha của cùng một sóng. Giả sử sóng A đi ngang qua người quan sát trong thời gian phân giải T. Trong khoảng thời gian T, pha của sóng A có thể thăng giáng. Thời gian kết hợp V tΔ của sóng là thời gian trung bình để pha thăng giáng một cách đáng kể. Nếu: V tΔ >>T: sóng A là kết hợp V tΔ ~T: kết hợp từng phần V tΔ <<T: A mất tính kết hợp Mức độ kết hợp phụ thuộc vào chất lượng của nguồn. Các nguồn sáng có ống phóng khí bức xạ với những sóng có V tΔ nhỏ hơn T nên chúng là nguồn không kết hợp, còn các nguồn laser có V tΔ >>T và có tính kết hợp. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 98 Độ dài kết hợp của sóng V x Δ được tính là: VV x ct Δ =Δ Nó liên quan tới độ thuần khiết của phổ tia sáng: Tia sáng thực tế là một bó sóng với độ dài trong không gian có kích thước V x Δ . Mỗi bó sóng cần có thời gian là V tΔ để vượt qua điểm quan sát. Mỗi bó sóng là hỗn hợp chồng chất của nhiều sóng phẳng (với véc tơ sóng k khác nhau), trộn với nhau sao cho triệt tiêu nhau ở ngoài vùng bó sóng. Điều kiện này có thể tính ra là: .1 V t ω ΔΔ> Như vậy, ở các nguồn laser, với V t Δ lớn thì ω Δ nhỏ, nghĩa là sóng gần như đơn sắc, và ngược lại, nếu sóng đơn sắc thì sẽ cho thời gian kết hợp lớn, nguồn sẽ có tính kết hợp cao. Tóm lại, có thể phân các hiện tượng kết hợp của các nguồn sáng ra thành hai loại kết hợp: -kết hợp theo thời gian (nói đến tần số, độ đơn sắc) -kết hợp theo không gian (nói đến kích thước nguồn) 6.2. H ấp thụ, bức xạ tự phát và bức xạ cảm ứng Trước khi xét máy phát lượng tử, ta xét sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng của vật chất. Xét một hệ vật chất, ví dụ một nguyên tử, có thể tồn tại chỉ ở một trong hai trạng thái với năng lượng tương ứng là E 1 và E 2 (E 1 < E 2 ). Lúc đầu, hệ tồn tại ở mức thấp E 1 . Ta có thể kích thích hệ, ví dụ chiếu vào hệ bằng một phổ liên tục. Xét một phôton có năng lượng 21 hEE ν = − tới tương tác với nguyên tử đó. Phôton sẽ biến mất sau khi nhường năng lượng của nó cho nguyên tử để nguyên tử chuyển lên trạng thái với năng lượng cao E 2 . Quá trình này gọi là sự hấp thụ phôton của nguyên tử, như phần (a) trong hình 6.1. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 99 Hình 6.1. Sơ đồ hệ gồm hai mức năng lượng, trước và sau quá trình: (a) hâp thụ; (b) bức xạ tự phát và (c) bức xạ cảm ứng. Mức năng lượng cao hơn mà hệ vừa chuyển lên gọi là mức kích thích. Trạng thái đó không bền vững và sau một khoảng thời gian τ (gọi là thời gian sống trung bình, thông thường đối với nguyên tử, τ cỡ 10 -8 s), hệ sẽ chuyển về mức thấp hơn, và cuối cùng sẽ chuyển về mức cơ bản, là mức bền vững nhất, có năng lượng cực tiểu. Khi hệ chuyển từ mức cao xuống mức thấp, sẽ kèm theo sự phát xạ ra một phôton có năng lượng đúng bằng hiệu hai mức năng lượng (hình 6.1.b).Quá trình này gọi là bức xạ tự phát. Theo vật lý nguyên tử, ta đã bi ết, khi nguyên tử tương tác với sóng điện từ, thường xảy ra 2 loại chuyển mức: i) nguyên tử chuyển từ mức thấp lên mức cao dưới tác dụng của chiếu xạ (kích thích), liên quan tới sự hấp thụ năng lượng gọi là quá trình hấp thụ, như hình 6.1.(a) ii) nguyên tử chuyển từ mức cao xuống mức thấp hơn, sự chuyển mức này được di ễn ra tự phát kèm theo sự phát xạ, gọi là bức xạ tự phát, như hình 6.1.(b), nó xảy ra tự phát không cần sự tác động nào của bên ngoài. Ví dụ như ánh sáng của dây tóc bóng đèn phát ra khi bị đốt nóng. Đây là quá trình hệ sinh ra thêm photon. Năm 1916, A. Einstein chỉ ra rằng với hai dạng bức xạ tự phát và chuyển mức do hấp thụ như đã xét ở trên, không thể giải thích được sự tồn tại trạng thái cân bằng giữa sự chiếu xạ và vật bị chiếu xạ. Thật vậy, xác suất của bức xạ tự phát được xác định bởi các tính chất bên trong của nguyên tử, không phụ thuộc vào cường độ chiếu xạ. Trong khi đó, xác suất của sự chuyển mức do chiếu xạ (quá trình hấp thụ) phụ thuộc vào cả tính chất bên trong và cường độ chiếu bên ngoài. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 100 Lý thuyết của A. Einstein đã chứng minh rằng, trong một số trường hợp, để đạt được trạng thái cân bằng cần phải tồn tại một loại chuyển mức khác nữa. Loại chuyển mức này ở dạng phát xạ, mà xác suất tăng theo cường độ chiếu xạ, nghĩa là bức xạ được sinh ra do chiếu xạ (hình 6.1.c). Sự phát xạ này gọi là bức xạ cưỡng bức hay bức xạ cảm ứng. Từ hình 6.1.c, ta có, bức xạ cảm ứng chính là khi nguyên tử ở trạng thái kích thích cao hơn trở về trạng thái thấp hơn nhưng không phải do bức xạ tự phát mà là do tác dụng của điện từ trường có tần số thích hợp. A. Einstein cũng tính được xác suất chuyển mức do bức xạ cảm ứng bằng xác suất chuyển mức do hấp thụ. Có nghĩa là xác suấ t chuyển mức lên và xuống do chiếu xạ là bằng nhau. Các tính toán cũng chỉ ra rằng đặc điểm quan trọng của bức xạ cảm ứng là hướng truyền của tia bức xạ cảm ứng trùng với hướng truyền của tia bức xạ tới. Các giá trị của tần số, pha, phân cực đối với tia tới và tia bị bức xạ cũng hoàn toàn trùng nhau.Ta nói: trong trường hợp phát xạ cảm ứng, tia tới và tia bức xạ cảm ứng có hướng truyền, tần số, pha và phân cực hoàn toàn như nhau. Như vậy hai tia này là hoàn toàn đồng bộ với nhau. 6.3. Trạng thái phân bố nghịch đảo- Bơm quang học Nhờ lý thuyết của A. Einstein, năm 1939, nhà vật lý Phabrican (Liên xô cũ) chỉ ra rằng có thể nhận được một môi trường mà trong đó, cường độ ánh sáng sẽ được tăng cường nhờ vào b ức xạ cảm ứng. Bức xạ cảm ứng chính là khi chiếu xạ bên ngoài tác động lên hệ, gây ra sự chuyển mức của các hạt không chỉ từ mức thấp lên mức cao (kèm theo hấp thụ E) mà còn gây ra cả sự chuyển từ mức cao xuống thấp (và phát ra photon mới). Xét một hệ đơn giản gồm hai mức, mỗi mức có năng lượng E 1 , E 2 và số hạt n 1 , n 2 tương ứng (E 2 >E 1 ). Ở điều kiện cân bằng nhiệt, sự phân bố các hạt theo năng lượng tuân theo phân bố Boltzmann: / .,1,2 iB EkT i nCe i − == (6.1) Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 101 21 ()/ 2 1 B EE kT n e n −− = (6.2) Trong đó kB=1,38 × 10 -23 J/K= 8,617 × 10 -5 eV/K là hằng số Boltzmann. Từ (6.1) và (6.2), ta thấy, mức với năng lượng lớn hơn sẽ có số hạt ít hơn, tức là, khi E 2 >E 1 thì n 1 >n 2 , như hình 6.2.a. Theo lý thuyết, số hạt (hay xác suất) chuyển từ mức Ei sang mức Ej tỷ lệ với số hạt của mức ban đầu Ei. Như vậy, khi có trạng thái cân bằng nhiệt, số hạt từ mức E 1 sang E 2 sẽ lớn hơn số hạt từ mức E 2 sang E 1 , do đó sự hấp thụ sẽ luôn lớn hơn sự bức xạ cảm ứng. Nói cách khác, với phân bố Boltzmann, khi bị chiếu xạ, hệ sẽ hấp thụ năng lượng. Phần năng lượng hấp thụ được sẽ chuyển thành dao động nhiệt bên trong hệ, kết quả là, ánh sáng đi qua hệ như vậy sẽ bị yếu đi . (a) T>0 E2 E1 (b) T<0 E2 E1 Hình 6.2 Phân bố thông thường (a) và phân bố đảo (b) Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 102 Muốn cho bức xạ cảm ứng trội hơn, ta phải phá vỡ sự cân bằng – phá vỡ phân bố Bônxman, sao cho số các hạt ở mức trên nhiều hơn số hạt ở mức dưới, lúc đó ta nói các nguyên tử có sự phân bố nghịch đảo (hay còn gọi là sự đảo ngược mật độ cư trú). Trong trường hợp phân bố nghịch đảo, ta có: n 2 (T) > n 1 (T) khi E 2 (T) > E 1 (T) , Nếu dùng biểu thức phân bố Boltzmann (1), ta suy ra lúc này ứng với nhiệt độ T âm. Vì vậy, trạng thái phân bố đảo còn được gọi là trạng thái với nhiệt độ tuyệt đối âm. Sơ đồ như trong hình 6.2.b. Ta đã biết, khi ánh sáng đi qua một môi trường thông thường, chùm sáng sẽ bị hấp thụ một phần, cường độ của nó bị yếu dần và phụ thuộc vào quãng đường mà nó đi trong môi trường theo d ạng hàm sau: I(x)=Io.e -k.x (6.3) với Io là cường độ sáng tại x=0, khi bắt đầu đi vào môi trường và k là hệ số hấp thụ của môi trường đó, xem hình 6.3. Hình 6.3. Cường độ ánh sáng giảm khi đi qua môi trường hấp thụ. Trong trường hợp môi trường có bức xạ cảm ứng, thì ngược lại: ánh sáng đi qua môi trường, gây ra sự bức xạ cảm ứng, tức là phát sinh thêm các photon mới giống hệt các photon trong chùm sáng tới, kết quả là chùm sáng sẽ mạnh lên. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 103 Từ biểu thức (6.3), nếu ánh sáng đi qua môi trường mà được tăng cường, thì hệ số hấp thụ k có giá trị âm. Ta có sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng vào quãng đường đi trong môi trường có bức xạ cảm ứng như sau: . () . x o Ix I e α = (6.4) với 0 α > và gọi là hệ số khuếch đại của môi trường. Về thực nghiệm, đầu tiên vào 1953, các nhà vật lý Liên xô cũ và Mỹ đã độc lập tạo ra máy phát phân tử, có dải bước sóng cỡ cm, được gọi là maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation ). Năm 1960, T. Mayman (Mỹ) tạo ra dụng cụ với nguyên tắc tương tự nhưng làm việc ở vùng sóng quang học, được gọi là laser. Một laser có thể được thực hiện nếu tạo đượ c một trạng thái phân bố nghịch đảo trong vật liệu. Để chế tạo laser, người ta tìm những chất có khả năng bức xạ cảm ứng. Muốn vậy phải kích thích môi trường chất đó, bằng cách đưa nhiều nguyên tử (hay phân tử) lên trạng thái kích thích. Quá trình này gọi là quá trình bơm quang học (pumping). Người ta thường dùng một nguồn sáng mạnh có phổ liên tục bao quanh vật liệu phát laser để kích thích vật liệu phát ra bức xạ . Sau đó ta cần giam giữ các photon mới phát sinh trong một cái ống để tiếp tục gây thêm các quá trình bức xạ cảm ứng, để cuối cùng có một tia sáng có cường độ cao. Ống này có tên gọi là ống cộng hưởng quang học, gồm có 2 gương phản xạ hai đầu ống (optical resonator): ánh sáng bức xạ dọc theo trục ống sẽ phản xạ nhiều lần trên gương và trên đường đi luôn gây thêm nhiều bức xạ cảm ứ ng, còn các tia theo hướng lệch với trục sẽ nhanh chóng đi ra và mất đi. 6.4. Các loại laser • Laser rắn rubi Vật liệu đầu tiên có được trạng thái phân bố đảo như vậy được phát hiện là tinh thể rubi (hồng ngọc) có pha crom. [...]... lượng thông qua va chạm 1 06 Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN của các nguyên tử helium và neon Sơ đồ các mức năng lượng của chúng được trình bày ở hình 1.5 Hình 6. 5 Sơ đồ các mức năng lượng trong hoạt động của laser khí He-Ne Nhờ bơm phóng điện qua chất khí, các nguyên tử He bị kích thích nhảy lên mức 21S và 23S Hai mức này có năng lượng gần với hai mức 4S và 5S của nguyên tử. .. 760 nm điệu 1,3μm biến điệu Đĩa laser In laser Truyền tin sợi quang 112 Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN Chất rắn Rubi Nd:YAG Nd (QS) Nd (ML) Nd thuỷ tinh 100mW 50W 50MW 2kW 100TW 10ns liên tục 20ns 60 ns 11ps 69 4nm 1, 06 m 1, 06 m Chụp ảnh khối Gia công bán dẫn Y học Nghiên cứu xung Nấu chảy kim loại 1, 06 m 1, 06 m Laser màu Chất màu Rh6G 100mW 10kW liên tục thay đổi 10fs 60 0nm... nguyên tử He dễ dàng chuyển năng lượng cho các nguyên tử Ne khi chúng va chạm Các va chạm này là không đàn hồi, các nguyên tử He đã kích thích các nguyên tử Ne nhảy lên các mức 4S và 5S, còn bản thân nguyên tử He thì lại trở về trạng thái cơ bản Các nguyên tử Ne lưu lại trên mức 4S và 5S tạo trạng thái phân bố nghịch đảo đối với các mức 4P và 3P của nguyên tử Ne Chuyển mức giữa 4S và 5S bị cấm lượng tử. .. Laser nhỏ nhất thế giới Hình 6. 7 Các sợi râu cỡ nanomet của phân tử cacbon, bề rộng của chúng chỉ chứa 5 đến 10 nguyên tử, đó chính là các máy phát laser nhỏ nhất thế giới Laser này phát ra tia cực tím, được phát minh vào đầu thế kỷ 21 là một trong những thành tựu kỳ diệu của công nghệ nano 110 Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN • Máy hàn dùng laser Hình 6. 8 Laser công suất cao được... Al2O3, trong đó ở một vài chỗ, nguyên tử Al được thay bằng nguyên tử Crom Cr (ở dạng Cr+3), khoảng 0,05% tức là khoảng 1 ,6. 1019 iôn Cr+3 trong 1cm3 Sơ đồ các mức năng lượng của các iôn crom trong tinh thể rubi như trong hình 6. 4a, trong đó E3 và E4 là các trạng thái được kích lên từ mức E1 nhờ bơm quang học E4 E3 E2 B¬m E1 bøc x¹ c¶m øng Hình 6. 4a Sơ đồ các mức năng lượng – cơ sở hoạt động của laser Rubi... Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN a Áp dụng công thức : P = P0.eαl ta có: P = 10-5.e0,55.10= 2,447mW b Vì 10 lần phản xạ nên quãng đường ánh sáng đã đi trong môi trường khuếch đại (rubi) là: (10+1).L = 110cm Thay vào công thức, ta có: P = 10-5.e0,55.110= 1,883.1021W Như vậy ta thấy rằng năng lượng laser được tăng rất nhanh khi tăng độ dài của môi trường khuếch đại 6. 6 Câu hỏi và bài tập cuối chương. .. ta có thể xuyên sâu hơn vào vật chất và có được những hiểu biết mới về thế giới xung quanh Bảng 6. 1 cho thấy một số laser tiêu biểu và ứng dụng của chúng Bảng 6. 1 Tên laser Công suất Độ dài xung Bước sóng Công dụng 63 3nm 488nm Scaner trong siêu thị Y học, trang trí Cắt, hàn Xử lý nhiệt Khí HeNe Ar CO2 CO2 TEA 10mW 210W 200W 5MW liên tục liên tục liên tục 20ns 10 ,6 m 10 ,6 m Bán dẫn GaAs AlGaAs GaInAsP... Cr tử trạng thái cơ bản E1 chuyển sang trạng thái kích thích E3 và E4 Những chuyển mức, từ mức E1 lên các mức E3 và E4 có năng lượng ứng với ánh sáng xanh lá cây và xanh da trời Vì vậy, khi rọi ánh sáng trắng vào rubi, các dải màu này bị hấp thụ mạnh, cho nên chỉ còn lại màu hồng tới mắt ta, chính vì vậy mà ta thấy rubi có màu hồng 104 Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN Hình 6. 4b... trên cả một vùng tần số rộng, sau đó tạo những xung ánh sáng cực ngắn, khoảng 10-14s Ta biết thời gian điện tử phản ứng trung bình là nano giây (10-9s) thì các 111 Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN xung ánh sáng cực ngắn có thể thăm dò vật chất nhanh hơn nhiều, khi các điện tử chưa kịp phản ứng đáp ứng Chế độ làm việc 10-15- 10-13 s gọi là chế độ femto giây Các xung cực ngắn được... biệt.… 6. 5 Bài đọc thêm: Các ứng dụng của laser Do những thuộc tính đặc biệt nên laser có rất nhiều ứng dụng quan trọng • Laser trong ngành vi điện tử Ánh sáng laser có thể được bắt và hội tụ tới mật độ cực cao vào một điểm rất nhỏ, cỡ vài micromet, do đó laser được ứng dụng trong vi điện tử học, tạo các vi mạch tinh xảo, hàn kết nối các kim loại nặng với cấu trúc rất nhỏ 108 Bài giảng VL Nguyên tử, chương . ứng dụng của laser. Bài giảng VL Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 95 6. 1. Ánh sáng laser và các đặc điểm của nó Năm 1 960 , vật lí đã có thêm một đóng góp to lớn cho lĩnh. Nguyên tử, chương 6 Nguyễn Minh Thủy, ĐHSPHN 101 21 ()/ 2 1 B EE kT n e n −− = (6. 2) Trong đó kB=1,38 × 10 -23 J/K= 8 ,61 7 × 10 -5 eV/K là hằng số Boltzmann. Từ (6. 1) và (6. 2), ta. liên tục 20ns 60 ns 11ps 69 4nm 1, 06 m 1, 06 m 1, 06 m 1, 06 m Chụp ảnh khối Gia công bán dẫn Y học Nghiên cứu xung Nấu chảy kim loại Laser màu Chất màu Rh6G 100mW 10kW