Tiểu luận chuyên ngành VẬT LÝ LASER Laser và các tính chất của laser, ứng dụng mới nhất của tia laser

Laser là một ánh sáng đặc biệt, hiện đã và đang được nghiên cứu một cách cụ thể. Laser là ánh sáng đặc biệt vì nó có nhiều tính chất và công dụng hơn hẳn các ánh sáng thông thường khác.Hiện người ta dựa váo các tính chất và công dụng của nó để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.Vậy những tính chất và ứng dụng đó như thế nào? để làm rõ điều đó tôi chọn đề tài nghiên cứu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận chuyên ngành VẬT LÝ LASER " Laser và các tính chất của laser, ứng dụng mới nhất của tia laser "Tiểu luận về vật lý Laser BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH Tiểu luận chuyên ngành VẬT LÝ LASER Đề tài: Laser và các tính chất của laser, ứng dụng mới nhất của tia laser Học viên: HỒ PHI CƯỜNG Lớp: CH16 - Quang học Người hướng dẫn :T.S ĐOÀN HOÀI SƠN Vinh, tháng 2 năm 2010 1Hồ Phi Cường - Lớp CH16 Quang họcTiểu luận về vật lý Laser Mở đầu Laser là một ánh sáng đặc biệt, hiện đã và đang được nghiên cứu mộtcách cụ thể. Laser là ánh sáng đặc biệt vì nó có nhiều tính chất và công dụnghơn hẳn các ánh sáng thông thường khác. Hiện người ta dựa váo các tính chất và công dụng của nó để ứng dụngtrong nhiều lĩnh vực khác nhau. Vậy những tính chất và ứng dụng đó như thế nào? để làm rõ điều đótôi chọn đề tài nghiên cứu:“ TÝnh chÊt, øng dông vµ c¸c øng dông míinhÊt cña tia laser ”. 2Hồ Phi Cường - Lớp CH16 Quang họcTiểu luận về vật lý Laser Chương I. CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÙM TIA LASERMặc dầu laser có bản chất là sóng điện từ nhưng do nguồn phát ra laser kháchẳn so với các nguồn phát ánh sáng thông thường khác nên nó có những tínhchất đặc biệt khác với ánh sáng thông thường.1.1 Cường độ tia laser lớn gấp bội lần cường độ tia sáng nhiệtĐể làm rõ điều này ta sẽ so sánh cường độ của bức xạ laser với bức xạ nhiệt. Với laser khí He - Ne có công suất thấp cỡ 1mW ở chế độ liên tụcphát ra phôton nằm trong vùng nhìn thấy được ( 0,6328µm), với năng lượngmột phôton là hν = 10-19J thì số phôton phát ra trong 1 giây là: P  1016 (1) N1  hNhưng với nguồn nhiệt có T cỡ 1000K bức xạ từ diện tích ΔA = 1 cm2 và 0cùng phát sóng trong vùng thấy được (6000 A ) thì số phôton phát ra trong A  1012một giây là: (2) N2  hc / kT 1 e So sánh (1) và (2) ta thấy cường độ của laser khí thông thường đã gấpcỡ 1 vạn lần so với ánh sáng do bức xạ nhiệt. Với nguồn laser có công suất lớn cỡ 1GW thì nó gấp hàng tỉ lần Chính lí do đó nên nó trở thành nguồn sáng quý giá cho nhưng ứngdụng cụ thể.1.2 Độ dịnh hướng của Laser cao Nguồn sáng nhiệt bức xạ theo mọi phương trong không gian. Nhưngdo cơ cấu của buồng cộng hưởng của máy phát laser nên nó chỉ phát daođộng ngang và chúng tập trung trong một mặt phẳng phân cực. Công suấtphát được phân bố đều và phân bố đẳng pha trong khẩu độ của nguồn. Với laser sóng phẳng bức xạ từ một buồng cộng hưởng với gươngđường kính d ( hoặc diện tích A = πd2/4), sau gương chùm laser sẽ tán xạ dohiện tượng nhiễu xạ, dưới góc nhiễu xạ Δθ = d/λ, và chùm tia bức xạ trongmột góc khối: ΔΩ = (Δθ)2 = d2/λ2 = A/λ2 (3)giá trị góc khối này nhỏ so với góc khối bức xạ của một nguồn ánh sángnhiệt cỡ 2π 3Hồ Phi Cường - Lớp CH16 Quang họcTiểu luận về vật lý Laser Độ định hướng cao cho sự tập trung năng lượng trong một góc khốinhỏ và tạo nên cường độ lớn.1.3 Độ đơn sắc cao Độ đơn sắc của một chùm tia được định nghĩa là độ rộng vạch phổcủa chùm. Khi độ rộng của vạch phổ của chùm bằng không thì chùm có độđơn sắc cao nhất. Có nhièu nguyên nhân dẫn đến bức xạ có một độ rộng nhấtđịnh. Trong trường hợp gần đúng với buồng ccộng hưởng quang học độrộng vạch được xác định bằng công thức: 2 1  4h 0     c   2 (4)   P Δν ν ν0Trong đó: ν0 : là tâm tần số phát P - công suất phát của bức xạ τc- thời gian sống của phôton trong buồng cộng hưởng h - hằng số PlanckVới laser công suất phát P = 10-3 W, 1/τc ~ 1MHz, ở vùng bước sóng đó cóΔν ~ 510-3Hz. Đây là độ rộng rất bé. Nếu sử dụn ...