Giải bài 34: Sơ lược về laze

A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

I. Laze là gì?

• Laze là một nguồn sáng phát ra ánh sáng có cường độ lớn dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng.
• Tia sáng do laze phát ra được gọi là tia laze
• Về mặt cấu tạo, người ta chia laze ra làm 3 loại: Laze rắn, laze khí và laze bán dẫn. Bút chỉ bảng (phát ra ánh sáng đỏ) thường dùng thuộc loại laze bán dẫn.

II. Hiện tượng phát xạ cảm ứng

• Nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ε mà bắt gặp một phôtôn có năng lượng ε ‘đúng bằng  ε bay lướt qua thì ngay lập tức nguyên tử phát ra phôtôn có năng lượng  ε  đó.
• Nếu trong một khối chất có một số lượng lớn các nguyên tử đều đang ở trạng thái kích thích và sẵn sáng phát ra phôtôn có năng lượng  ε mà có một phôtôn có năng lượng đúng bằng  ε bay lướt qua thì tất cả các nguyên tử đó sẽ đồng loạt phát ra phôtôn  ε. Các phôtôn này có cùng năng lượng phôtôn nên ánh sáng do laze phát ra có tính đơn sắc cao.
• Tất cả các phôtôn này được phát ra cùng lúc, bay cùng phương với phôtôn kích thích do đó chùm sáng do laze phát ra có tính định hướng cao.
• Ngoài ra, do được phát ra đồng thời nên mọi phôtôn trong chùm tia laze có cùng pha dao động. Ta nói “Tia laze có tính kết hợp cao”.

III. Đặc điểm của tia laze

• Có cường độ lớn.
• Có tính kết hợp cao.
• Có tính đơn sắc cao.
• Có tính định hướng cao.

IV. Laze rubi

1. Cấu tạo:

• Laze rubi là một khối hình trụ bằng đá hồng ngọc (màu đỏ hồng) đặt bên trong một đèn xê-nôn. Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh. Mặt (1) được mạ bạc trở thành một gương phẳng (G1) có mặt phản xạ quay vào phía trong. 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.

2. Hoạt động

• Ánh sáng phát ra từ đèn xê-nôn kích thích cho các iôn crôm trong thanh rubi chuyển lên mức năng lượng cao. Sau đó, nếu có một phôtôn do một iôn crôm phát ra bay dọc theo trục của thanh thì chính nó sẽ gây ra sự phát xạ cảm ứng ở các iôn crôm khác. Kết quả là có một lượng lớn các phôtôn phát ra bay cùng hướng với phôtôn ban đầu. Do chùm phôtôn này bị phản xạ nhiều lần trong thanh rubi (nhờ hệ hai gương ở hai đầu thanh rubi) mà cường độ chùm phôtôn sẽ tăng lên rất nhiều.

V. Ứng dụng của laze

Ngày nay, laze có rất nhiều ứng dụng: 

• Dùng để đo khoảng cách, ví dụ như để đo khoảng cách chính xác từ Trái Đất đến Mặt Trăng, trong biểu diễn nghệ thuật, để khoan cắt các lỗ nhỏ trên các bề mặt kim loại, trong các phẫu thuật tinh vi, dùng là đầu đọc đĩa CD, làm bút chỉ bảng, trong thông tin bằng cáp quang.