VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG A LÝ THUYẾT
26. SƠ LƯỢC VỀ LAZE
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.
* Sự phát xạ cảm ứng
Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phơtơn cĩ năng lượng ε = hf, bắt gặp một phơtơn cĩ năng lượng
ε’ đúng bằng hf bay lướt qua nĩ, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phơtơn ε. Phơtơn ε cĩ cùng năng lượng và bay cùng phương với phơtơn
ε’. Ngồi ra sĩng điện từ ứng với phơtơn ε hồn tồn cùng pha và dao động trong một mặt phẵng song song với mặt phẵng dao động của sĩng điện từ ứng với phơtơn ε’.
Như vậy, nếu cĩ một phơtơn ban đầu bay qua một loạt các nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số phơtơn sẽ tăng lên theo cấp số nhân.
Tùy theo vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laze rắn, laze khí và laze bán dẫn. Laze rubi (hồng ngọc) biến đổi quang năng thành quang năng.
* Cấu tạo của laze rubi
Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 cĩ pha Cr2O3.
Laze rubi gồm một thanh rubi hình trụ. Hai mặt được mài nhẵn vuơng gĩc với trục của thanh. Mặt (1) được mạ bạc trở thành gương phẵng (G1) cĩ mặt phản xạ quay vào phía trong. Mặt (2) là mặt bán mạ,
tới bị phản xạ, cịn khoảng 50% truyền qua. Mặt này trở thành gương phẳng (G2) cĩ mặt phản xạ quay về phia G1. Hai gương G1 và G2 song song với nhau.
Dùng đèn phĩng điện xenon để chiếu sáng rất mạnh thanh rubi và đưa một số lớn ion crơm lên trạng thái kích thích. Nếu cĩ một ion crơm bức xạ theo phương vuơng gĩc với hai gương thì ánh sáng sẽ phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần giữa hai gương và sẽ làm cho một loạt ion crơm phát xạ cảm ứng. Aùnh sáng sẽ được khuếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra từ gương bán mạ G2.
* Đặc điểm của laze
+ Laze cĩ tính đơn sắc rất cao. Độ sai lệch tương đối
f f
∆
của tần số ánh sáng do laze phát ra cĩ thể chỉ bằng 10-15.
+ Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phơtơn trong chùm cĩ cùng tần số và cùng pha).
+ Tia laze là chùm sáng song song (cĩ tính định hướng cao).
+ Tia laze cĩ cường độ lớn. Chẵng hạn laze rubi (hồng ngọc) cĩ cường độ tới 106W/cm2.
* Một số ứng dụng của laze
+ Tia laze cĩ ưu thế đặc biệt trong thơng tin liên lạc vơ tuyến (như truyền thơng thơng tin bằng cáp quang, vơ tuyến định vị, điều khiển con tàu vũ trụ, ...)
+ Tia laze được dùng như dao mổ trong phẩu thuật mắt, để chữa một số bệnh ngồi da (nhờ tác dụng nhiệt), ...
+ Tia laze được dùng trong các đầu đọc đĩa CD, bút chỉ bảng, chỉ bản đồ, dùng trong các thí nghiệm quang học ở trường phổ thơng, ...
+ Ngồi ra tia laze cịn được dùng để khoan, cắt, tơi, ... chính xác các vật liệu trong cơng nghiệp.
B. CÁC CƠNG THỨC.
Năng lượng của phơtơn ánh sáng: ε = hf =
λ
hc
.
Cơng thức Anhxtanh, giới hạn quang điện, điện áp hãm: hf = λ hc = A + 2 1 mv20max ; λo = A hc ; Uh = - Wdemax
Điện thế cực đại quả cầu kim loại cơ lập về điện đạt được khi chiếu chùm sáng cĩ λ≤λo vào nĩ: Vmax = Wdemax .
Cơng suất của nguồn sáng, cường độ dịng quang điện bảo hồ, hiệu suất lượng tử: P = nλ λ hc ; Ibh = ne|e| ; H = λ n ne .
Lực Lorrenxơ, lực hướng tâm: F = qvBsinα ; F = maht =
R mv2 Quang phổ vạch của nguyên tử hyđrơ: En – Em = hf =
λ
hc
.
C. BÀI TẬP TỰ LUẬN