SỰ PHÁT QUANG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG CỦA VẬT CHẤT Sự hấp thụ photon phân tử PHỔ HẤP THỤ PHỔ PHÁT XẠ Xem them mức lượng phân tử, nguyên tử giáo trình thực tập HUỲNH QUANG LÂN QUANG LASER Ánh sáng thường Ánh sáng nguồn sáng thường: Không đơn sắc: có nhiều bước sóng tương ứng với vô số bước chuyển mức lượng phân tử cấu thành môi trường phát xạ (xem hình minh họa phát xạ trên) Các tia sáng không đồng pha: photon truyền có tính chất sóng điện từ nghĩa bước sóng đặc trưng phase φ Hình dung theo thuyết mức lượng sau, phân tử khác từ mức lượng kích thích nhảy xuống mức thấp vào thời điểm khác Phương truyền không đồng nhất: photon phát theo phương ngẫu nhiên Từ tính chất đó, tập trung lượng chùm sáng Ánh sáng kì diệu Chùm sáng thần kì (kì vọng thu được) ngược lại có tính chất Độ đơn sắc cao, gần đơn sắc Đồng pha Đẳng hướng Mục đích thu chùm sáng để tập trung lượng vào điềm nhỏ tạo hiệu đặc biệt (phá hủy) Đồng pha, đẳng hướng vs Loạn pha, loạn hướng Nguyên lý phát LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - khuếch đại ánh sáng phát xạ kích thích (hay phát xạ cảm ứng) Để thu LASER Tập trung (giam) điện tử bị kích thích nguyên tử mức lượng Mức lượng phải mức siêu bền để có thời gian tập trung nhiều điện tử Sau kích thích cho tất điện tử tập trung mức siêu bền nói đồng loạt nhảy xuống mức khác thấp Kết trình đồng thời thu được: 1) photon bước sóng phát xạ có từ bước chuyển mức lượng xác định 2) photon đồng pha bước chuyển điện tử xảy đồng thời Điều kiện để thu LASER ta cần số điều kiện bắt buộc – Môi trường tạo LASER (trong hình vẽ “active medium” : môi trường vật chất có mức lượng siêu bền Qua trình tìm kiếm dự đoán dựa sở khoa học tìm môi trường tạo LASER Hồng ngọc (ruby) vật chất có khả phát LASER – Bơm lượng (trong hình vẽ “energy pump”) hoạt động không ngừng, thường dùng lượng điện – Bộ quang cộng hưởng gồm gương phản xạ (toàn phần phần) để thu chùm LASER đẳng hướng đồng thời khuếch đại SỰ ĐẢO NGƯỢC MẬT ĐỘ CƯ TRÚ SỰ PHÁT XẠ CẢM ỨNG Việc tập trung nhiều điện tử mức lượng siêu bền (thí dụ mức E1 hình trên) để chờ không tự nhiên Ở ta hiểu là: khối vật chất nhỏ (vi phân dV) nhiều điện tử nhiều nguyên tử lúc mức lượng cao E1, có điện tử số nguyên tử khác nằm mức lượng E0 thấp không tự nhiên Tự nhiên số điện tử mức thấp nhiều số điện tử mức cao theo nguyên lý điện tử có xu hướng chuyển mức thấp Công thức thống kê sau N(E cao) / N (E thấp) = exp (-∆E/kT) Việc tạo tình trạng N (E cao) >> N (E thấp) gọi đảo ngược mật độ cư trú, thực kĩ thuật LASER bơm lượng Hình ảnh bơm lượng phản ánh bơm đẩy điện tử nguyên tử mức lượng (số lượng vượt trội thể tích dV) lên mức lượng cao siêu bền Sau chiếu photon kích thích có lượng chênh lệch bước chuyển ta cần vào môi trường tạo đảo ngược mật độ cư trú kích hoạt nhảy đồng loạt điện tử nguyên tử khác mức lượng cao siêu bền xuống mức lượng thấp (không thiết mức bản) Khi nhảy đồng loạt xuống nhờ photon kích thích thế, photon phát phát xạ kích thích hay gọi phổ biến phát xạ cảm ứng Sau phát xạ cảm ứng phát photon đóng vai trò kích thích tiếp photon khác nhảy xuống Về cách ánh sáng LASER tạo Một chi tiết quan trọng phải có hộp cộng hưởng gồm có gương phản xạ có mục đích tạo chùm tia đồng hướng khuếch đại chùm tia Tại chùm LASER có tính chất đốt nóng cao? Do chùm sáng đơn sắc đồng pha, theo tượng chồng chập sóng nói chung, gồm sóng điện từ phát xạ cảm ứng có tính kết hợp (chỉ bổ sung cho không triệt tiêu nhau) tập trung lượng cao Ngoài chùm tia LASER có định đẳng hướng tạo thành chùm tia mảnhàsự tập trung lượng vào diện tích nhỏà mật độ lượng caoà khả đốt nóng