BÂI 49 SU PHAT QUANG- SO LUOC VE LAZE

Sự phát quang * Khái niệm: Một số chất ở thể rắn, lỏng hoặc khí khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy, hi

1 Hiện tượng phát quang:

a Sự phát quang

* Khái niệm: Một số chất ở thể rắn, lỏng hoặc khí khi hấp thụ năng lượng dưới

một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy, hiện tượng đó gọi là sự phát quang.

Thế nào là sự phát quang?

Sự phát quang có những

đặc điểm gì?

* Đặc điểm của sự phát quang:

-Bức xạ phát quang là bức xạ riêng của vật: mỗi chất phát quang có một quang phổ riêng đặc trưng cho nó

- Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số chất còn kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó rồi mới ngừng hẳn (thời gian phát quang)

C1: Sự bức xạ do vật bị đốt nóng có phải là

sự phát quang không?

1 Hiện tượng phát quang:

a Sự phát quang

Thế nào là hiện tượng quang

1 Hiện tượng phát quang:

b Các dạng phát quang:

(lân quang và huỳnh quang)

* Hiện tượng quang phát quang: Một số chất

có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác, gọi là hiện tượng quang phát quang.

* Hai loại quang phát quang:

- Huỳnh quang,

- Lân quang

+ Huỳnh quang: là sự phát quang có thời gian phát quang ngắn (dưới 10-8 s) Thường xảy ra với chất lỏng và chất khí

1 Hiện tượng phát quang:

b Các dạng phát quang:

+ Lân quang: là sự phát quang có thời gian

phát quang dài (10-8 s trở lên) Thường xảy ra với chất rắn (chất lân quang)

Những con lancelet là ví dụ độc đáo về một nhóm sinh vật có khả năng huỳnh quang Sống trong các vùng ven biển, nhóm sinh vật này vùi mình dưới cát và chỉ nhô đầu lên để tiếp xúc với dòng hải lưu chảy qua.

Dimitri Deheyn từ Viện Hải dương học Scripps ở La Jolla, California, Mỹ đã khám phá ra các protein huỳnh quang này sau khi phân tích các mẫu vật tìm thấy ở bang Florida dưới ánh sáng xanh lơ (ánh sáng chuyên để kích hoạt hiện

Huỳnh quang đỏ của cá mào cao ba vây

Tảo đá vôi, một loài Amphiroa, phát huỳnh quang màu đỏ khi được quan sát qua bộ lọc màu đỏ Đây là loài tảo hấp thụ canxi từ nước để phát triển

c Định luật Xtốc về sự phát quang:

1 Hiện tượng phát quang:

bước sóng của ánh sáng kích thích λ ( λ ’ > λ ).

Các hiện tượng phát quang có những ứng dụng gì?

-Sử dụng trong đèn ống để thắp sáng, các đồ

vật trang trí.

- Sử dụng trong màn huỳnh quang: màn hình ti

vi, máy tính, dao động kí điện tử

- Sử dụng trong sơn phát quang: biển báo giao

thông, mặt đồng hồ, la bàn, công tắc điện,

mực

- Nghiên cứu sinh học phân tử

d Ứng dụng:

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Pittsburgh đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để phát hiện thuỷ ngân trong cá và các mẫu răng Hiện nay, nhiễm thuỷ ngân là vẫn đề trung tâm mà mọi người đang hết sức quan tâm Kỹ thuật này sử dụng chất huỳnh quang phát ánh sáng xanh khi xúc tác với thuỷ ngân bị ôxy hoá Cường độ của ánh sáng cho thấy khối lượng thuỷ ngân có chứa trong mẫu nghiên cứu

a Tia laze Đặc điểm của tia laze:

2 Sơ lược về laze:

Ta thường nghe nói laze dùng để mổ xẻ, khoan kim loại, đọc đĩa CD, truyền tín hiệu, đo đạc,…Vậy, laze là gì?

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 có đặc điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường

* Định nghĩa

Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng Chùm bức xạ phát ra cũng được gọi là chùm tia laze

Laze là gì?

* Đặc điểm:

+ Tia laze có tính đơn sắc rất cao

+ Tia laze có cường độ lớn (tia laze rubi có cường

Năm 1917, khi nghiên cứu lí thuyết phát xạ, Anh-xtanh đã chứng minh rằng: ngoài hiện tượng phát xạ tự phát, còn có hiện tượng phát

xạ mà ông gọi là phát xạ cảm ứng Hiện tượng như sau:

E cao

Sự phát xạ cảm ứng

Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một photon có năng lượng ε = hf, bắt gặp một photon có năng lượng ε’ đúng bằng hf, bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra photon ε

Photon ε có cùng năng lượng và

bay cùng phương với photon ε’

Ngoài ra, sóng điện từ ứng với

photon ε hoàn toàn cùng pha và

dao động trong một mặt phẳng

song song với mặt phẳng dao

động của sóng điện từ ứng với

photon ε’

Khi 1 phôtôn thích hợp bay qua một nguyên tử

ở trạng thái kích thích thì do hiện tượng phát xạ cảm ứng sẽ xuất hiện hai phôtôn như nhau bay cùng phương.hai phôtôn này bay qua 2 nguyên tử trong trạng thái kích thích sẽ xuất hiện 4 phôtôn giống nhau bay cùng phương Do đó số phôtôn tăng theo cấp số nhân

Như vậy, nếu có một photon ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số photon sẽ tăng lên theo cấp số nhân

b Các loại laze:

2 Sơ lược về laze:

Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra hàng chục loại laze khác nhau: laze rắn (laze thủy tinh pha nêođim, laze hồng ngọc), laze khí (He- Ne; CO2; Ar; ) và laze bán dẫn

Dưới đây, ta xét cấu tạo của một laze rắn: laze rubi Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3 Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái

cơ bản Đó cũng là màu của tia laze

Mặt (1) được mạ bạc trở thành một mặt gương phẳng (G1)

có mặt phản xạ quay vào phía trong

Laze rubi gồm một thanh rubi hình trụ (A) Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh

Mặt (2) là mặt bán mạ, tức là mạ một lớp rất mỏng để cho khoảng 50% cường độ của chùm sáng chiếu tới bị phản

xạ, còn khoảng 50% truyền qua

Mặt này trở thành một gương phẳng (G2) có mặt phản xạ quay về phía G1 Hai gương G1 và G2 song song với nhau

Dùng một đèn phóng điện xenon để chiếu sáng rất mạnh thanh rubi và đưa một số lớn ion crôm lên trạng thái kích thích

Ánh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G2

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

c Một số ứng dụng của laze:

* Tia laze có ưu thế đặc biệt trong thông tin liên lạc

vô tuyến (truyền thông tin bằng cáp quang, vô tuyến định

vị, điều khiển tàu vũ trụ)

* Tia laze được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng,…Các laze này thuộc loại laze bán dẫn.

* Trong công nghiệp: Dùng để khoan, cắt, tôi,… chính xác các vật liệu trong công nghiệp.

* Trắc địa : Đo khoảng cách, ngắm đường…

Dao mổ laze

* Trong y học: Tia laze được dùng như dao mổ trong phẫu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngoài da (nhờ tác dụng nhiệt)

Những màng kim cương cực mỏng được khoan những lỗ siêu nhỏ bằng tia laze có thể trỏ thành một thiết bị lọc thẩm tách

Nó nhỏ đến mức có thể ghép vào

cơ thể bệnh nhân và làm việc ở

Các bác sỹ ở thủ đô London (Anh) dùng tia Laze để xác định và

phá huỷ các tế bào của khối u.

Cô Louise bị ung thư ở tay từ nhỏ nên theo phương pháp điều trị

ban đầu được các bác sĩ đưa ra đó là cắt bỏ cánh tay để loại trừ tất

cả các chất gây ung thư ở tay của cô Tuy nhiên, sau đó, các bác sĩ

đã đưa phương pháp điều trị mới vào áp dụng cho trường hợp của

cô và nhờ đó, cô không chỉ không bị mất đi cánh tay mà còn thoát

khỏi các tế bào ung thư nguy hiểm.

Cô Louise cho biết: "Chỉ sau 2 ngày, tôi đã cảm thấy hồi phục, các vết sưng biến mất, tôi cảm thấy khoẻ mạnh bình thường Tất cả

những đau đớn từ hồi tôi mới 6 tuổi đã không còn nữa".

Phương pháp trị liệu mới này còn được gọi là liệu pháp quang học

Đầu tiên, các bác sỹ tiêm một liều thuốc vào bệnh nhân, loại thuốc này thường không gây phản ứng và hại gì cho bệnh nhân Tiếp đó, 4 ngày sau, họ chiếu tia laze chính xác vào khối u Tia laze sẽ kích hoạt thuốc và thuốc này sẽ phong toả không cho oxy đến các tế bào

ung thư mà vẫn không ảnh hưởng đến các tế bào khoẻ mạnh.

Một nhóm bác sĩ người Pháp do bác sĩ Alexandre

Carpentier đứng đầu cho biết, họ đã thực hiện thành công điều trị ung thư não bằng tia laser kết hợp kỹ thuật cộng hưởng từ (IRM) lần đầu tiên trên thế giới

Chữa vết thâm, nám bằng tia laze Máy tiện bằng tia laze Máy đọc mã vạch bằng tia laze

Sử dụng ánh sáng laze làm đèn tín hiệu

“Bức tường ảnh” (Virtual Wall), sử dụng tia laze plasma để tạo

một rào chắn an toàn cho người đi bộ khi sang đường.

Thay cho đèn đỏ, hệ thống sẽ hiển thị một "bức tường" lớn ngay

ở phần đường dành cho người đi bộ tại ngã ba ngã tư, trên đó xuất hiện, hình ảnh người qua đường gây chú ý thị giác cho tài

xế, hơn là đèn đỏ thông thường.

Sử dụng ánh sáng laze trong trang trí vui chơi…