Sự thật tạo ra ánh sáng laser
Chia sẻ bài viết lên :

Ánh sáng và vật chất là hai thứ rất quan trọng của thới giới loài người chúng ta khi họ gặp nhau sẽ tạo ra nhiều biến đổi vật lý và hóa học khác nhau. Ví dụ, khi đứng ngoài mặt trời trong xanh bạn sẽ thấy cơ thể nóng lên ngay cả khi thời tiết rất mát mẻ… người ta gọi đây là tia lazer, vậy tia laser là gì? Những sự thật nào tạo ra ánh sáng laser? Mời quý bạn đọc cùng xem thông tin chi tiết ngay sau đây.

Tia laser được nhiều người tìm hiểu là sự khuếch đại của ánh sáng bằng bức xạ kích thích, mà lazer là nguồn ánh sáng nhân tạo được tạo ra nhờ vào sự khuếch đại của ánh sáng bằng bức xạ trong điều kiện cao độ của phần tử trong môi trường vật chất

Những nguyên tố tạo nên tia laser

Bức xạ điện từ

Ánh sáng chủ yếu ở phạm vi khả biến nằm từ 400-760nm nhìn thấy được , mỗi sóng điện từ sẽ có bước sóng + tần số riêng , nó vừa có tính chất của sóng vừa có tính chất của hạt mang năng lượng . Trong lĩnh vực da liễu tia laser thường là sóng điện từ nanomet (nm) là đơn vị của sóng bao gồm các tia cực tím (UV) ánh sáng khả biến , hồng ngoại gần (NIR), hồng ngoại trung bình (MIR) và hồng ngoại xa (FIR)

Nguyên tố tạo nên tia laser
Nguyên tố tạo nên tia laser

Phạm vi và bước sóng

Xem thêm: Tăng sắc tố da do thay đổi nội tiết tố trong thai kỳ

Những nguyên lý tạo ra tia laser

  • Đơn vị cơ bản của ánh sáng là photon của vật chất là nguyên tử . nguyên tử thì được tạo thành bởi hạt nhân chứa các proton điện tích dương và electron không mang điện tích và các electron mang điện tích âm quay quanh hạt nhân
  • Dưới những tác động của hiệu điện thế lớn , các electron của môi trường hoạt chất di chuyển từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao từ trạng thái cơ bản đi lên trạng thái kích thích,… tạo nên trạng thái nghịch đảo nghịch đảo mật độ của các electron cơ bản do xác xuất quyết định
  • Ở môi trường có năng lượng cao , 1 số electron sẽ tự rơi ngẫu nhiên xuống mức năng lượng thấp để giải phóng ánh sáng như thế là các hạt photon
  • Các hạt photon sẽ phát xạ tạo ra ánh sáng ở nhiều hướng khác nhau có bước sóng nhất định tùy thuộc vào các nguyên tử, khi va phải các nguyên tử khác sẽ làm kích thích electron ở các nguyên tử này rơi xuống tiếp làm sản sinh thêm các photon cùng tần số cùng pha và cùng hướng bay sẽ tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng . vd ánh sáng từ que diêm thường là màu đỏ nhưng ánh sáng từ bếp lò thường là màu xanh lam.
  • Nguyên lý tạo ra tia laser
    Nguyên lý tạo ra tia laser

    Mỗi nguyên tử có tần số hoặc bước sóng riêng đây được xem là tần số tự nhiên của các nguyên tử , nếu được tạo ra từ các nguyên tử đồng nhất là chỉ có một bước sóng ánh sáng được tạo ra thì đây là nguyên lý đơn sắc của tia laser

  • Khi 2 photon có cùng năng lượng được kích phát ra cùng thời gian  , cùng hình dạng , cùng không gian  giống như anh em sinh đôi vậy thì đây được gọi là nguyên lý nhất quán của laser
  • Photon song sinh này khi gặp các electron sẽ phản sinh ra các photon khác cứ 2 tạo ra 4 , 4 tạo ra 8 , 16, 32, photon , nghĩa là sẽ tăng lên theo cấp số nhân được gọi là nguyên lí có cường độ cao cùng là đặc tính của laser
  • Nhờ các gương mà các photon được phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu để tăng hiệu suất khuếch đại của ánh sáng bằng một số photon thoát ra bên ngoài là nhờ có gương bán mạ tại 1 đầu của vật liệu , tia sáng ấy chính là tia lazer.

Xem thêm: Laser xâm nhập sắc tố và tác động như thế nào?

Sự hình thành của tia laser

Bên trong máy laser bao gồm 3 phần chính : hệ thống bơm , môi trường tạo laser , các khoang quan học và các thiết bị bổ sung của laser bao gồm thiết bị làm mát và hệ thống phân phối điện và đèn flash là nguồn năng lượng từ bên ngoài bao gồm co2 làm nguồn năng lượng bên ngoài là Switched

Dựa vào từng hạt chất mà lazer được chia thành các dạng như sau

  • Laser chất rắn hiện nay có khoảng 200 loại chất rắn như : vật liệu thủy tinh , thủy tinh thể … nhưng loại có ứng dụng rộng rãi hiện nay chính là laser ruby
  • Laser chất lỏng là loại chất lỏng mà được sử dụng trong môi trường hoạt chất . ví dụ là thuốc nhuộm hữu cơ
  • Laser chất khí là loại laser được phóng điện qua trong 1 môi trường chất khí để làm môi trường hoạt chất , đây là loại laser đòi hỏi phải có ánh sáng laser có chùm ánh sáng cao và có độ kết dính – ví dụ là co2 và argon
  • Bước sóng của laser được xác định bởi môi trường phát sóng laser

Bảng 1.2 môi trường lazer và bước sóng

 Phân biệt giữa Laser 3 cấp và 4 cấp

Đối với phát xạ kích thích electron ở trạng thái nghỉ cần chuyển sang trạng thái kích thích  , nhưng trước khi phát xạ kích thích các electron đã chuyển về trạng thái nghĩ nên khi được kích thích trạng thái sẽ không ổn định , ta gọi trạng thái này là trạng thái nghĩ và trạng thái kích thích . để cần trạng thái nghỉ ngơi môi trường sẽ có trạng thái giả ổn định được sử dụng trong lazer thực tế và lazer 3 cấp là laser có trạng thái nghỉ ổn định , kích thích và giả ổn định, laser bốn cấp là laser có 2 trạng thái giả ổn định.

  • Sự hình thành của tia laser
    Sự hình thành của tia laser

    Đối với hệ thống laser ba cấp, có thể đạt được quần thể cấp 2 lớn hơn so với trạng thái cơ bản, bằng cách bơm rất mạnh từ cấp 1 đến cấp 2.

  • Đối với hệ thống laser bốn cấp, có thể đạt được, ngay cả khi bơm yếu vào cấp 2 tồn tại lâu, một sự nghịch đảo quần thể so với mức tồn tại ngắn ở cấp 2′, do tồn tại ngắn, cấp 2 trống ngay lập tức.

Laser 3 cấp thường sẽ đắt tiền do laser cần đầu ra có công suất cao để tạo ra năng lượng xung (20J). lazer sẽ thấp hơn ở trạng thái cơ bản cần năng lượng cao để và sử dụng đèn flash có công suất cao . vì vậy mà hầu hết các sóng đều sử dụng lazer cấp 4 vì chúng tiết kiệm được năng lượng . khi nguồn năng lượng của laser thấp hơn để nghịch đảo quần thể để có thể sử dụng đèn flash có công suất thấp

Theo tiến sĩ vật lý Jong Kook Lee thì nguyên lý laser không thể hiểu được 1 cách hoàn hảo với khái niệm về phát xạ kích thích được mô tả như trên vì các nguyên tử ở trạng thái kích thích có thể không chỉ phát xạ do kích thích mà có thể phát xạ 1 cách tự phát.

Xem thêm: Mua máy trị nám trả góp – Chính sách tiết kiệm chi phí đầu tư hiệu quả

Trên là bài viết chia sẻ về sự thành hình laser từ những nguyên tố, yếu tố tạo nên. Sự hình thành của tia laser còn được biểu hiện rõ nét qua bài viết cùng các lớp phân biệt giữa laser 3 cấp và 4 cấp cùng những sự biến thể và tình năng của chúng. Hy vọng bài viết này sẽ là cơ sở để bạn có thể tận dụng chọn lựa laser, hiểu về chúng và áp dụng hợp lý trong đời sống.

Bài hay đừng ngại bấm
và bấm Chia sẻ bên dưới nhé.

Chia sẻ bài viết lên :