Giải bài tập SGK Vật lý 12 Bài 34: Sơ lược về laze

Laze là gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa về laze.

Hướng dẫn giải

Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng có cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng.

Nêu các đặc điểm của chùm sáng (tia laze) do laze phát ra.

Phương pháp giải

Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng có cường độ lớn và do đó, các đặc điểm của laze mang tính chất đơn hướng, định hướng, ... rất cao.

Hướng dẫn giải

Các đặc điểm của chùm sáng (tia laze) do laze phát ra:

- Tính đơn sắc cao.

- Chùm tia laze rất song song nên có tính định hướng cao.

- Tính kết hợp của chùm sáng cao vì gồm rất nhiều hạt photon cùng pha với nhau.

- Có cường độ lớn: Chùm tia laze có năng lượng có thể nhỏ nhưng do thời gian mỗi xung và diện tích tập trung rất nhỏ nên mật độ công suất (hay cường độ) rất lớn I = P/S.

Sự phát xạ cảm ứng là gì? Tại sao có thể khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng?

Phương pháp giải

Hiện tượng phát xạ cảm ứng là khi một nguyên tử ở trạng thái kích thích phát ra photon mang năng lượng và bay ra ngoài

Số photon trong chùm ánh sáng tăng lên theo cấp số nhân nên có thể khuếch đại ánh sáng

Hướng dẫn giải

- Hiện tượng phát xạ cảm ứng:

+ Là hiện tượng khi một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một photon có năng lượng ε = hf, bắt gặp một photon có năng lượng ε’ = 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’

+ 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’

- Có thể khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng vì số photon trong chùm ánh sáng tăng lên theo cấp số nhân.

Trình bày cấu tạo của laze rubi.

Phương pháp giải

Cấu tạo của laze rubi gồm: 1 thanh rubi, 1 bề mặt phản xạ và 1 bề mặt bán mạ

Hướng dẫn giải

- Hình minh họa (tham khảo trang 171 sgk Lý 12):

- Cấu tạo:

+ Một thanh rubi hình trụ. Hai mặt được mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.

+ Bề mặt phản xạ (1) được mạ bạc thành một gương phẳng có mặt phản xạ quay vào phía trong.

+ Bề mặt bán mạ (2) có tác dụng để cho khoảng 50% cường độ của chùm sáng chiếu tới bị phản xạ, còn khoảng 50% truyền qua.

Có những loại laze gì?

Phương pháp giải

Về mặt cấu tạo, người ta chia laze ra làm 3 loại: laze rắn, laze khí và laze bán dẫn

Hướng dẫn giải

Các loại laze:

- Laze khí (laze He - Ne, laze CO¬2)

- Laze rắn (laze Rubi)

- Laze bán dẫn (laze Ga-Al-As)

Trình bày một vài ứng dụng của laze.

Phương pháp giải

Laze được ứng dụng rộng rãi trong y học, trong công nghiệp, trong trắc địa, thông tin liên lạc, ...

Hướng dẫn giải

Ứng dụng của laze:

- Trong y học:

+ Lợi dụng khả năng tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta dùng tia laze như một con dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi như mắt, mạch máu...

+ Ngoài ra người ta sử dụng tác dụng nhiệt của tia laze chữa một số bệnh ngoài da.

- Trong công nghiệp: dùng trong các việc như khoan, cắt, tôi chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, compozit,…mà không thể thực hiện bằng các phương pháp cơ học.

- Trong trắc địa: lợi dụng tính định hướng cao để đo khoảng cách, ngắm đường thẳng.

- Trong thông tin liên lạc:

+ Do có tính định hướng và tần số rất cao nên tia laze có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến (định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vụ trụ).

+ Tia laze có tính kết hợp và cường độ cao nên được sử dụng rất tốt trong việc truyền tin bằng cáp quang.

- Dùng trong các đầu lọc đĩa CD, bút chì bảng.

Chọn câu đúng.

Chùm sáng do laze rubi phát ra có màu:

A. Trắng

B. Xanh

C. Đỏ

D. Vàng

Phương pháp giải

Ánh sáng đỏ là do ion crom phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản

Hướng dẫn giải

- Chùm sáng do laze rubi phát ra có màu đỏ

- Chọn đáp án C.

Tia laze không có đặc điểm nào dưới đây?

A. Độ đơn sắc cao.

B. Độ định hướng cao

C. Cường độ lớn.

D. Công suất lớn

Phương pháp giải

Tia laze có đặc điểm là tính đơn sắc cao, định hướng cao, cường độ lớn, mật độ công suất rất lớn

Hướng dẫn giải

- Chùm tia laze có năng lượng có thể nhỏ nhưng do thời gian mỗi xung và diện tích tập trung rất nhỏ nên mật độ công suất (hay cường độ) rất lớn I = P/S

- Chọn đáp án D.

Bút laze mà ta thường dùng để chỉ bảng thuộc loại laze nào?

A. Khí

B. Lỏng

C. Rắn

D. Bán dẫn

Phương pháp giải

- 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

Hướng dẫn giải

- Bút laze mà ta thường dùng để chỉ bảng thuộc loại laze công suất thấp như laser bán dẫn làm việc ở dải sóng khả kiến (630 - 670)nm.

- Chọn đáp án D.