Nhận biết (M1)

Định nghĩa và đặc điểm của hấp thụ, phát xạ tự phát và phát xạ cảm ứng. Nêu điều kiện để có phát xạ cảm ứng. Môi trường kích hoạt là gì? Nêu tính chất và ứng dụng của tia laser.

Đáp án đúng:

Giải thích đáp án:

+ Định nghĩa hấp thụ: Nguyên tử ở mức dưới hấp thụ một photon có năng lượng để chuyển lên mức trên.

Đặc điểm: Hấp thụ (hấp thụ cảm ứng) chuyển bớt số nguyên tử từ mức dưới lên mức trên. Tốc độ của quá trình hấp thụ tỷ lệ thuận với số nguyên tử N1 ở trạng thái có năng lượng thấp E1 và mật độ năng lượng u(v) của bức xạ kích thích tới các nguyên tử; Nếu mật độ photon càng lớn thì số họat động hấp thụ càng lớn.

+ Phát xạ tự nhiên: là bức xạ phát ra khi nguyên tử chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao E2 về trạng thái có năng lượng thấp E1 một cách tự phát bằng các phát ra photon có tần số

Đặc điểm: Phát xạ tự nhiên làm giảm mật độ hạt ở trạng thái kích thích (có năng lượng E2). Tốc độ của quá trình phát xạ tự nhiên không phụ thuộc vào mật độ năng lượng của bức xạ mà chỉ tỷ lệ thuận với số nguyên tử N 2 ở trạng thái kích thích

+ Phát xạ cảm ứng: là bức xạ phát ra khi nguyên tử chuyển từ mức năng lượng cao E2 xuống mức năng lượng thấp E1 dưới tác dụng của bức xạ ngoài (photon kích thích). Bức xạ cảm ứng (photon) có cùng tần số với bức xạ ngoài

Đặc điểm: Phát xạ cảm ứng chuyển bớt số nguyên tử từ mức trên xuống mức dưới; Tốc độ của quá trình bức xạ cưỡng bức tỷ lệ thuận với mật độ năng lượng của bức xạ và số nguyên tử N2 ở trạng thái kích thích; Nếu mật độ photon kích thích càng lớn thì số photon bức xạ ra càng nhiều.

+ Điều kiện để có phát xạ cảm ứng: Tạo ra sự đảo mật độ hạt giữa hai mức năng lượng: Số nguyên tử ở trạng thái năng lượng cao nhiều hơn số nguyên tử ở trạng thái năng lượng thấp

+ Môi trường kích hoạt: là môi trường vật chất trong đó có thể tạo ra sự đảo mật độ hạt, tức là có nhiều nguyên tử, phân tử hoặc ion ở trạng thái kích thích hơn trạng thái thấp.

+ Tính chất tia laser:

Tính đơn sắc cao: laser có bước sóng gần như xác định.

Tính kết hợp cao: các photon có cùng pha.

Tính định hướng cao: chùm tia truyền gần như song song, ít bị phân kỳ.

Cường độ lớn: năng lượng tập trung trong một chùm tia hẹp.

+ Ứng dụng của laser:

Trong khoa học: nghiên cứu vật lý, hóa học, sinh học, quang phổ học.

Trong y học: phẫu thuật mắt, dao mổ laser, điều trị da, nha khoa.

Trong kỹ thuật và công nghiệp: cắt, khoan, hàn, khắc vật liệu, đo khoảng cách, định vị.

Trong thông tin liên lạc: truyền tín hiệu bằng sợi quang.

Trong đời sống: máy in laser, đầu đọc mã vạch, đầu đọc đĩa, trình chiếu, thiết bị đo đạc.