VI. LASER (Light Application By Stimulated Emission Of Radiation)
4. Hoạt động của Laser TOP
Laser là gì
Ðó là sự khuếch đại lượng phôton ánh sáng của một môi trường nào đó bằng cách dùng ánh sáng kích thích có cùng tần số với tần số của phôton được bức xạ từ trong môi trường đó. Trong thực tế, Laser là sự tạo ra một chùm hạt phôton được phát xạ từ một số vật thể thỏa mản các điều kiện sau đây:
1-Tất cả các phôton phát ra đều có cùng bước sóng giống nhau. (ta gọi đây là sự đơn sắc)
2- Tất cả các phôton đều có cùng pha dao động. Nói cách khác là các phôton phải được tạo ra vào cùng một thời điểm như nhau.
3- Tất cả các phôton đều cùng phân cực theo một phương .
Việc chọn môi trường thích hợp là rất cần thiết cho hoạt động của từng loại Laser và đồng thời nó cũng qui định màu sắc và công suất cụ thể của từng loại Laser.
Sự khuếch đại phôton được giải thích theo quan điểm của Einstein như sau: Ðối với phôton tồn tại một bức xạ cảm ứng. Phôton trong điều kiện nào đó khi vừa được tạo ra do kích thích nó sẽ kích thích trở lại các nguyên tử vật chất của môi trường hoạt tính làm cho các nguyên tử nầy từ trạng thái kích thích trở về trạng thái có mức năng lượng cơ bản và lại cho ra thêm một phôton thứ cấp có cùng pha với phôton ban đầu. Sau đó, cả hai phôton ban đầu và phôton thứ cấp tiếp tục kích thích các nguyên tử khác làm cho nó chuyển từ mức kích thích về mức cơ bản để sinh ra nhiều phôton nửa.
Đây chính là quá trình nhận phôtôn còn gọi là khuếch đại phôtôn. Quá trình này phải được đi kèm quá trình kích thích môi trường hoạt tính liên tục để electron vừa chuyển về mức cơ bản lập tức bị kích thích trở lên mức năng lượng kích thích. Vì thế mật độ của nguyên tử ở mức kích thích là không đổi và luôn cao hơn mật độ ở mức cơ bản. Người ta gọi đó là quá trình làm đảo ngược mật độ trong Laser.
Ðể tăng xác suất của phôton gặp và kích thích electron của nguyên tử, người ta dùng hai gương phẳng hoặc hai gương cầu đặt chắn trên đường đi của các phôton với mục đích làm các phôton phản xạ qua gương nhiều lần. Vậy phôton sẽ đi qua lại nhiều lần trong môi trường hoạt tính trước khi cho nó phát ra bên ngoài bằng một của sổ nhỏ gắn lên một trong hai gương. Ngoài ra hai gương còn có tác dụng hướng các chùm phôton nằm theo cùng một hướng chuyển động giúp các tia sáng khi ra ngoài sẽ phân cực theo cùng một hướng.
Các phôton trước khi thoát ra cửa sổ đều có cùng pha dao động là vì các phôton chuyển động với vận tốc rất lớn gần với vận tốc ánh sáng. Ta có thể xem như chúng cùng phát ra khỏi máy Laser vào cùng một thời điểm.
Các ứng dụng
Trong y học dùng trị bệnh về răng như khoan răng sâu, hàn vết nứt, diệt vi khuẩn trên răng. Giải phẩu bằng tia Laser có thể cắt bỏ các khối u của ung thư ; mài thuỷ tinh thể trong mắt để trị bệnh cận thị.
Trong kỷ thuật: Chế tạo máy phát Laser dùng trong kỷ thuật thu âm và phát âm
Kỹ thuật lưu trữ thông tin số (hình ảnh, âm thanh, tài liệu) trên dĩa compact disk Trong quân sự: Chế tạo vũ khí Laser đảm bảo sự định hướng cao, các hệ thống thông tin
quân sự
Trong y phục: Phục vụ việc cắt may công nghiệp
Trong chế biến: dùng để bảo quản thực phẩm, đóng hộp, tuyệt trùng
BÀI TẬP TOP
3. Giải thích tại sao hàm riêng của toán tử hình chiếu của momen xung lượng lên phương OZ lại nhận những giá trị gián đoạn? Những giá trị gián đoạn đó thỏa mản điều kiện gì? Giải thích.
4. Tìm trị riêng và hàm riêng của toán tử bình phương momen xung lượng và từ đó suy ra trị riêng của toán tử momen xung lượng. Tìm mối quan hệ của trị riêng toán tử momen xung lượng và trị riêng toán tử hình chiếu của momen xung lượng lên phương OZ.
9. Kết luận về chuyển động của electron trong nguyên tử Hydrogen: a) Chuyển động theo một quỹ đạo xác định.
b) electron bao quanh hạt nhân như một đám mây.
c) electron tồn tại tính chất hạt không thể hiện tính chất sóng.
d) electron luôn cách tâm của nguyên tử Hydrogen một đoạn đúng bằng bán kính nguyên tử.
10. Các nguyên tử trong nhóm kim loại kiềm thì: a) electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân
b) Tính chất hóa học và quang học của các nguyên tử thuộc nhóm kim loại kiềm là giống nhau
c) Năng lượng của electron trong nguyên tử kim loại kiềm có sai khác đôi chút với năng lượng của electron trong nguyên tử Hydrogen.
d) Thoả tất cả các câu trên.
13. Có một câu phát biểu sai:
a) Chuyển động quay tròn của điện tử có thể xem như một dòng điện kín. b) Mômen lưỡng cực từ khi e quay tròn tỉ lệ với bán kính đường tròn. c) Mômen xung lượng khi e quay tròn tỉ lệ với khối lượng của nó. d) Mômen xung lượng khi e quay, có phương tiếp tuyến với quỹ đạo.
15. Mômem Spin của electron tồn tại do:
a) electron chỉ tham gia một chuyển động quay quanh hạt nhân. b) electron có tham gia một chuyển động quanh chính nó.
d) electron là hạt mang điện âm.
19. Theo nguyên lý loại trừ Pauli:
a) Ở lớp K chỉ chứa tối đa là 1 electron. b) Ở lớp L chỉ chứa tối đa là 8 electron.
c) Không thể có ít hơn hai electron ở cùng một trạng thái lượng tử d) Không thể có hai electron ở cùng một trạng thái lượng tử 20. Khi nói đến Laser ta hiểu rằng:
a) có sự khuếch đại lượng phôton ánh sáng.
b) TẤT CẢ CÁC PHÔTON PHÁT RA ĐỀU CÓ CÙNG PHA DAO ĐỘNG.
c) Ta dùng ánh sáng kích thích có cùng tần số với tần số của phôton được bức xạ ra.
d) Laser là ánh sáng gần như đơn sắc. e) Tất cả các câu trên đều đúng. 21. Tia Laser có những tính chất đặc biệt là:
a) Tại một điểm có ánh sáng Laser chiếu tới có thể đạt nhiệt độ 6000 hoặc 8000 0K.
b) Máy phát Laser dùng trong kỷ thuật thu âm và phát âm. c) Tia Laser có thể cắt bỏ các khối u của tế bào bị ung thư. d) Có thể đạt đến trạng thái nhiệt độ tuyệt đối âm.