Laser – những kiến thức cơ bản (p1)

 In Kiến thức

I. Laser là gì
 Định nghĩa :
Là một từ thông dụng, thông dụng tới mức nhiều người thường cho nó là một từ, thực chất là tên viết tắt của cụm từ  Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation  trong tiếng Anh, và có nghĩa là “khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích” (Wikipedia)

  • Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Trong đó buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.
  • Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt có khả năng khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser. Hiểu một cách đơn giản, thông qua buồng cộng hưởng với 2 mặt chắn 2 đầu cho phép phản xạ toàn phần giúp các photon bay tới và va chạm liên tục vào hoạt chất laser, tạo ra mật độ photon ( cũng chính là chùm tia laser) được khuếch đại nhiều lần.
  • Nhiều bạn  thường nghe laser rắn, laser lỏng và thắc mắc liệu laser đó ở dạng rắn hay như thế nào?Thực ra do tính chất của laser phụ thuộc nhiều, chủ yếu vào hoạt chất , nên người ta căn cứ vào hoạt chất để phân loại laser (chứ không phải dạng thù của nó để phân loại J) Có 3 dạng hoạt chất, tương đương với 3 loại laser
  1. Laser rắn

Có khoảng 200 chất rắn có khả năng dùng làm môi trường hoạt chất laser. Một số loại laser chất rắn thông dụng:

  • YAG-Neodym: hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% Neodym, có bước sóng 1060nm thuộc phổ hồng ngoại gần. Có thể phát liên tục tới 100W hoặc phát xung với tần số 1000-10000Hz.
  • Hồng ngọc (Rubi): hoạt chất là tinh thể Alluminium có gắn những ion chrom, có bước sóng 694,3nm thuộc vùng đỏ của ánh sáng trắng.
  • Bán dẫn: loại thông dụng nhất là diot Gallium Arsen có bước sóng 890nm thuộc phổ hồng ngoại gần.
  1. Laser chất khí
  • He-Ne: hoạt chất là khí Heli và Neon, có bước sóng 632,8nm thuộc phổ ánh sáng đỏ trong vùng nhìn thấy, công suất nhỏ từ một đến vài chục mW. Trong y học được sử dụng làm laser nội mạch, kích thích mạch máu
  • Argon: hoạt chất là khí argon, bước sóng 488 và 514,5nm.
  • CO2: bước sóng 10.600nm thuộc phổ hồng ngoại xa, công suất phát xạ có thể tới megawatt (MW). Trong y học ứng dụng làm dao mổ.
  1. Laser chất lỏng

Môi trường hoạt chất là chất lỏng, thông dụng nhất là laser màu.

II. Ứng dụng của laser

Laser được cho là một trong những phát minh ảnh hưởng nhất trong thế kỉ 20

Vào thời điểm được phát minh năm 1960, laser được gọi là “giải pháp để tìm kiếm các ứng dụng”. Từ đó, chúng trở nên phổ biến, tìm thấy hàng ngàn tiện ích trong các ứng dụng khác nhau trên mọi lĩnh vực của xã hội hiện đại, như phẫu thuật mắt, hướng dẫn phương tiện trongtàu không gian, trong các phản ứng hợp nhất hạt nhân….

Ích lợi của laser đối với các ứng dụng trong khoa học, công nghiệp, kinh doanh nằm ở tính đồng pha, đồng màu cao, khả năng đạt đượccường độ sáng cực kì cao, hay sự hợp nhất của các yếu tố trên. Ví dụ, sự đồng pha của tia laser cho phép nó hội tụ tại một điểm có kích thước nhỏ nhất chỉ rộng vài nanômét đối với laser dùng ánh sáng. Tính chất này là điều kiện cho phép laser với công suất nhỏ vẫn có thể tập trung cường độ sáng cao và dùng để cắt, đốt và có thể làm bốc hơi vật liệu trong kỹ thuật cắt, khắc bằng laser. Ví dụ, một laser Nd:YAG, sau quá trình nhân đôi tần số, phóng ra tia sáng xanh tại bước sóng 523 nm với công suất 10 W có khả năng, trên lý thuyết, đạt đến cường độ sáng hàng triệu W trên một cm vuông.

  •  Trong quân sự ,  Các thiết bị sử dụng laser đều là những thiết bị quan trọng. Có nhiều loại khác nhau. Từ máy đo đạc : máy đo cự ly hàng không (đo chính xác cự ly từ máy bay đến mục tiêu trên mặt đất, nâng cao độ trúng đích khi ném bom), máy đo cự ly xe tăng, máy đo cự ly xách tay v.v…. tới rada laser có độ chính xác cao, có thể hướng dẫn hai tàu vũ trụ ghép nối chính xác trên không gian, máy bay chiến đấu (bay ở tầm siêu thấp, nếu trang bị rada laser có thể né chính xác tất cả chướng ngại vật, kể cả đường dây điện) hay vũ khí laser( công suất thấp làm loá mắt đối phương, dùng trong tác chiến gần, khoảng cách chỉ vài km, chùm laser mạnh có thể phá huỷ đường điện, gây cháy thùng nguyên liệu trong máy bay, gây nổ đạn đạo) Tuy vẫn còn một khoảng cách khá xa nhưng trong tương lai, vũ khí laser sẽ trở thành công cụ chiến tranh lợi hại và là cuộc đua công nghệ của các cường quốc trên thế.
  • Trong thiên văn học tia laser đo khoảng cách từ vệ tinh và Mặt Trăng đến Trái Đất, đo đạc toàn cầu.
  • Trong y học, laser công suất thấp được sử dụng trong vật lý trị liệu để gây hiệu ứng sinh học ; và laser công suất lớn gây hiệu ứng đốt dùng trong điều trị thoát vị đĩa đệm cột sống .
  • Trong ngành giải trí, chúng ta nhìn thấy sự hiện diện của laser trong trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng, hay phim hành động. Khi tăng áp suất đột ngột khi không khí bị nóng nhanh có thể tạo ra tiếng nổ lớn,phục vụ âm thanh cho phim trường. Các chùm tia laser cũng làm khuấy động không khí lễ hội.

III.Những hiểu lầm về laser

  • Tất nhiên, các thông tin trong phim, đặc biệt là khoa học viễn tưởng, đưa lại nhiều thông tin sai lệch về laser . Ví dụ các hiệu ứng đặc biệt thường miêu tả các vũ khí laser truyền đi vài mét trong một giây, trái với thực tế là tia laser di chuyển với vận tốc ánh sáng, nhanh đến mức không thể thấy sự di chuyển của tia laser 😀
  • Tia laser không bao giờ nhìn thấy trong chân không, do chân không không có tán xạ ánh sáng. Trong không khí, tia laser có thể va chạm với bụi hay vật cản trên đường và bị tán xạ, tạo ra các tia lóe sáng; tương tự như ánh nắng mặt trời tỏa sáng trong môi trường bụi. Kĩ xảo này ứng dụng cho tia laser có thể nhìn thấy, như trong mục đích chụp ảnh, bằng cách tăng số lượng các hạt trong không khí, như là dùng bình xịt thơm.
  • Một vài cảnh phim thì miêu tả hệ thống an toàn sử dụng laser đỏ, thực tế người ta dùng tia hồng ngoại nhiều hơn bởi tia laser gây ra tính sát thương cao, có thể gây tử vong.
    (còn tiếp)

 

Tin Mới
Liên Hệ

We're not around right now. But you can send us an email and we'll get back to you, asap.

Không đọc được? Đổi text.