Tải bản đầy đủ (.pdf) (55 trang)

Tài liệu Đáp án đề cương LASER pot

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.08 MB, 55 trang )




Đáp án đề cương LASER
MỤC LỤC

MC LC 1
 7
1. Laser là gì ? 7
2.  7
3. 
 7
4.
 7
5. 
 7
6. 8
7.
 8
8. 
9
9. 
 10
10. môi ch 10
11. t mi tóc vào bung cng có th to
nên mt nguc không 10
12. 
 10
13.
 11
14. 


 11
15.
 11
16. Vai trò ca khí He và N trong laser HeNe và CO
2
là gì. 12
17. Buc ti gi là
bung cng 12
18. ng hou trong bung cng
ng. Có my dng bung cng . 13
19. Vì sao nói hing cng trong bung cng quang hc là cng
ng chn lc. Hing cng x nào. 13
20. Vì sao nói hing cng chn lc quynh các tính cht ca tia laser
. 14
21. Ph phát x ca môi cht laser là ph liên tc hay là ph vch, gii thích vì sao.
14
22. Ph phát x ca tia laser là ph liên tc hay là ph vch, gii thích vì sao. 14
23. Khi chiu dài ca bung ci thì s vch ph phát x ca tia
 nào. 14
24. Khi môi cht laser có th phát x ng thi nhic sóng, trình bày các
 laser ch phát ra mc sóng. 14
25. Mt dc và mt ngang ca tia laser là gì. Nó n nhng tính cht
nào ca tia laser ? 16
26. Tia laser có nhng tính cht ni bt nào khác bit vi nhng ngun sáng khác.
Gii thích nhng nguyên nhân làm cho ngun sáng laser có nhng tính ch17
27. c sóng mà laser phát ra không nh. Nêu gii pháp c
ng. 17
28.  c ca laser khí và laser bán dn. 17
29. Mô t cu to chung ca laser HeNe, CO
2,

Rubi, bán dn 17
30. Trình bày nguyên lý hong ca laser HeNe, CO
2,
Rubi, bán dn 18
31. c sóng ca laser HeNe, CO
2,
Rubi, bán dn GaAs là bao nhiêu. 22
32. Các chi tit quang hc trong ngun sáng laser là nhng chi ting
i vi nhng chi ti  nào? 22
33. Yêu cu k thut khi làm sch các chi ti nào? 23
34. Khi làm vic vi ngui có th gp nhng loi nguy him? 24
35. Vì sao tác hi ci ph thuc vào công sut ,
c sóng và thng? 24
36. nh an toàn v laser là phòng nga không cho tia
ng nguy him ch không phi khc phc tác hi?
25
37. nh v an toàn laser có phi là các kt qu chính xác v tác hi ca tia
i vi không, gii thích vì sao? 26
38.   chun ANSI ZI 36.1-2007 phân loi laser theo 4 c nguy him?26
39. M nguy him ca 4 cp phân loi v nào?26
40. Các bin pháp an toàn cn áp di vi 4 c nguy him ca laser? 27
41. in nht song hiu qu li ln
nht. Có th dùng mt loi kính an toàn cho mi loc không, gii thích vì
sao? 29
42. Khi s dng ngun sáng laser có th có nhi vi
i. Gii thích vì sao? 29
43. Long giác mc và long võng mc? 30
44. Vì sao mt ngun sáng laser không gây bng giác mc song li có th gây hng
võng mc? 30
45. Trình bày nguyên lý cu to và hong ca laser HeNe? 31

46. Laser HeNe có th ng thc mc sóng. Có các gii pháp gì
 laser HeNe ch phát ra m 32
47. Vì sao nói laser He-Ne là laser nguyên t? 33
48. Trình bày nguyên lý cu to và hong ca laser CO
2
? 33
49. Vì sao gi laser CO
2
là laser phân tm ca laser phân t là gì? 34
50. Vì sao gi laser CO
2
là laser phân tm ca laser phân t là gì 35
51. Trình bày nguyên lý cu to và hong ca laser Rubi 35
52. n x ca laser Rubi có cu t nào 35
53. Vì sao không th ch c ln. 35
54. Trình bày nguyên lý cu to và hong ca laser bán dn GaAs. 36
55. Nguyên lý to ngho mt kích thích trong laser bán dn x
th nào. 36
56. Vì sao loi laser bán dn có góc m c c ln. 36
57. Hai chùm sáng giao thoa vi nhau phi tha mãn nhu kin gì 37
58. Trình bày nguyên lý cu to và hong ca giao thoa k 
ngu  dài và dch chuyn. 37
59. ng gì.37
60. Khi dn li tm chia chùm tia laser thì vân giao thoa dch
chuyn  nào. 37
61. Khi dch chuyng trong giao thoa k t khong bng na
c sóng ca tia laser thì nh vân giao thoa dch chuyng bng bao
nhiêu 38
62. c N xung trên cm bin ca giao thoa k 
ch chuyc mt khong cách là bao nhiêu 38

63.  nguyên lý ca giao thoa k laser dcn
phi s dng 2 cm bin 38
64. Vì sao nói giao thoa k  chính xác
ph thu ca tia laser. 39
65. ng cng th n kh c ca
giao thoa k ch chuy dài 39
66. ng ca giao thoa k laser dch chuyn vi vn tc V, tín hiu
c trên cm bin có dng g
c sau khong thi gian t nu s bii tc ca tín hiu trên cm
bi 39
67. ng ca giao thoa k laser có 2 tn s. dch chuyn vi vn tc
V, tín hic trên cm bin có dng 
c sau khong thi gian t nu s bii tc ca tín hiu
trên cm bi 39
68. ng ca chit su chính xác cng giao
thoa k  nào. 40
69. ng cng th  chính xác c
bng giao thoa k laser. 40
70. m c nhám b
phân toàn phn và bng giao thoa k  40
71.   bng giao thoa k vòng vi tia laser. 40
72. Nguyên lý c bii khong cách bng tia laser theo tam
ng 40
73. Tính khoc bi gian phát và
thu nh 41
74. Trình bày nguyên lý cng b mt vi tia laser dng t
u chnh tiêu 41
 chính xác ca dch chuyn bàn máy ca các máy
gia công CNC bng giao thoa k laser. 41
 không thng ca dch chuyn bàn máy ca các

máy gia công CNC bng giao thoa k laser. 42
 chính xác ca dao phay trên máy phay CNC bng
máy quét laser. 43
79. Khi gia công vt liu bng ca tia laser lên vt li
gì. 44
80. Khi chiu tia laser lên b mt vt liu cn gia công s xy ra các quá trinh nhit
nào 44
81. Tính nhi trên b mt vt liu khi chiu mt chùm tia laser có bán kính a và
m công sut q. 45
82. H s phn x tia laser ca vt liu gia công ph thu c
sóng ca tia laser và nhi ca vt liu. 45
83. Nêu gi gim ng ca h s phn x cao ca b mt vt liu.45
u ki phân bit  t dch chuyn thp hoc cao khi ct vt liu bng
tia laser. 46
85. Tính nhi khi ct vt liu bng tia laser  t dch chuyn thp 46
86. Tính nhi khi ct vt liu bng tia laser  t dch chuyn cao. 46
87. Tính nhi khi ct vt có chiu dày mng d bng tia laser. 46
88. Khi ct vât liu bng tia laser có s dng khí ô xy và  tr có nh
m gì. 46
 rng vt ct và vn tc ct ph thuc th nào vi công sut ca tia laser.47
90. Khi ct vât liu phi kim bng tia laser khác b nào so vi khi ct vt liu
kim loi. 48
91. Vt lim gì ging và khác nhau khi
ct bng laser. 48
92. Khoan l chi tit máy bng tia laser có nhm gì so vi gia công
bi. 48
93. Hình dng l khoan bm gì. S sai lch v trí hi t trên b
mt chi tit gia công to ra các d nào: 49
94. Tính ching kính l khoan: 50
95. Tính chiu sâu ln nhng kính ln nht ca l khoan có th c

51
m ca quá trình hàn vt liu bng tia laser. 51
 sâu mi hán ph thuc vào nhng yu t nào: 51
98. Vì sao có th hàn các vt liu bng tia laser trong chân không hong
khí bo v: 52
99. Vì sao có th hàn các vt liu và các mi hàn khó hàn bng tia laser: 52
100. Tôi vt liu bng tia laser có nhm gì 53
101. Phân bit s ging và khác nhau gia gia công các hình dng b mt bng tia
laser theo công tua và theo mt n 53



1. Laser là gì ?
-> Laser (đọc là la-de) là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification
byStimulated Emission of Radiation trong ting Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh
sáng bằng phát x kích thích".
2. 
-> Vì tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất.
Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường có
chiết suất khác nhau. Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.
3. 

-> Vì sóng điện từ của một phô tôn ánh sang chỉ dao động theo một phương xác định
nên được gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toàn phần.
-> Ánh sáng tự nhiên có thể coi là tập hợp của vô số ánh sáng phân cực toàn phần
nên dao động đều đặn theo tất cả mọi phương vuông góc với tia sáng, tức là sóng của
ánh sáng tự nhiên phân cực tròn .
4.

-> Điều kiện : Photon tác động lên điện tử có hiệu mức năng lượng dịch chuyển cho

phép có hiệu năng lượng tương ứng năng lượng của photon thì sẽ xảy ra bức xạ kích
thích. Đây là điều kiện của quá trình phát xạ kích thích.
-> Mức năng lượng dịch chuyển cho phép của hạt bị kích thích phải phù hợp với phô
tôn. Đây là điều kiện của quá trình phát xạ kích thích.
5. Pho 

-> Phô tôn phát ra trong quá trình kích thích có cùng tần số, biên độ, pha, hướng và
trạng thái phân cực như phô tôn kích thích.Phô tôn kích thích không bị biến đổi và
giữ nguyên trạng thái ban đầu.
-> Tính chất nổi bật của các photon phát ra trong quá trình phát xạ kích thích :
 Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là chùm song song do đó khả năng
chiếu xa hàng nghìn km mà không bị phân tán.
 Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất.
Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường
có chiết suất khác nhau. Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào
có.
 Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser: Có khả năng phát xung cực
ngắn: cỡ mili giây (ms), nano giây, pico giây, cho phép tập trung năng lượng tia
laser cực lớn trong thời gian cực ngắn.
6.
-> Nguồn sáng Laser được hình thành nhờ sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích
thích, cơ sở vật lý của bức xạ laser là nguyên lý phát xạ kích thích và điều kiện phát
xạ thành chum tia laser => Hiện tượng phát xạ kích thích là cơ sở của nguồn sáng
laser !
7.

-> Cấu tạo cơ bản của một nguồn sáng laser :

1- Môi chất laser
2- Nguồn nuôi

3- Rương phản xạ toàn phần
4- Gương bán mạ
5- Tia laser
Trong đó có 3 thành phần chính :
+ Môi chất Laser: Tuỳ loại hoạt chất khỏc nhau mà môi trường hoạt chất khác nhau.
+ Bộ cộng hưởng : Khuyếch đại bức xạ laser.
+ Bơm Laser: Cung cấp năng lượng cho hoạt chất laser để tạo nghịch đảo mức năng
lượng.

8. 

-> Môi cht laser: là chất làm môi trường phát xạ bức xạ kích thích của tia laser. Môi
chất laser cần có các hiệu mức năng lượng tương ứng có khả năng dịch chuyển
lượng tử cho phép ứng với tần số laser cần phát và phải trong suốt đối với bước
sóng của bức xạ laser.
-> Ví dụ :
Laser chất 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.
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.
LASER chất lỏng
Môi trường hoạt chất là chất lỏng, thông dụng nhất là laser màu.
9. 

-> Môi chất laser 2, 3, 4 mức là môi chất laser có số các mức năng lượng lần lượt là
2,3,4.
 Môi chất laser 2 có 2 mức năng lượng : quá trình hấp thụ và phát xạ là một
quá trình thuận nghịch nên nhanh chóng xảy ra bão hoà mật độ tích lũy trên
hai mức laser trên và dưới.
 Môi chất laser 3 có 3 mức năng lượng : Tần số bơm của laser 3 mức thường
gần gấp đôi tần số laser phát xạ nên hiệu suất sẽ thấp. Đa số các laser rấn là
laser 3 mức.
 Môi chất laser 4 có 4 mức năng lượng : Do có nhiều mức năng lượng nên hiệu
suất bơm của loại laser này là cao nhất. Các laser khí thường là laser 4 mức.
10. 
-> Việc chọn môi chất laser cần chú ý đến hiệu suất hấp thụ khi bơm và khả năng
phát xạ của bước sóng laser.
11. 

-> KHÔNG
12. 

-> Chất nền trong nguồn sáng laser sử dụng trong laser rắn. Chất nền là chất cơ bản
sẻ không tham gia trực tiếp vào quá trình tạo bức xạ laser. Chất nền có thể là đơn
tinh hoặc vô định hình và có chứa các nguyên tử hoặc ion của chất kích hoạt.
-> lý do sử dụng chất nền trong nguồn sáng laser :
 Đảm bảo hệ số phản xạ cần thiết cho nguồn sáng laser

 Khử những dao động ký sinh do phản xạ ở mặt xung quanh
 Đảm bảo độ bền của môi trường hoạt tính
 Đảm bảo tiêu hao nhỏ và hệ số phẩm chất buồng cộng hưởng lớn
13. 

->
-> Hoạt chất laser có 2 thành phần chính : chất nền và chất kích thích. Chất nền
chiếm tỉ lệ rất lớn (90%) so với chất kích nên tính chất kỹ thuật cơ bản sẻ do chất
nền quyết định => chất nền ảnh hưởng lớn đến tính chất của tia laser.
14. 

-> Bộ phận kích thích hay bơm là một trong 3 bộ phận chính cấu tạo nên máy phát
lượng tử. Đó là bộ phận cung cấp năng lượng từ bên ngoài vào hệ lượng tử để tạo
nên nghịch đảo độ tích lũy trong 2 mức năng lượng nào đó của hoạt chất và duy trì
sự hoạt động của laser.
 Phương pháp bơm điện: Bơm bằng điện tử: cung cấp năng lượng cho môi chất
laser bằng năng lượng của các điện tử. thường được dụng cho các loại laser
khí và laser bán dẫn.
 Bơm quang học: Thực hiện dịch chuyển điện tử lên mức cao bằng hấp thụ ánh
sáng, thường được sử dụng cho các loại laser rắn và lỏng.
15.

->
 Môi chất laser 2 mức, ít dùng vì quá trình hấp thụ và phát xạ là một quá trình
thuận nghịch nên nhanh chóng xảy ra bão hoà mật độ tích lũy trên hai mức
laser trên và dưới.
 Môi chất laser 3 có thẻ có mức laser dưới trùng hoặc không trùng với mức cơ
bản. Tần số bơm của laser 3 mức thường gần gấp đôi tần số laser phát xạ nên
hiệu suất sẽ thấp. Đa số các laser rấn là laser 3 mức.
 Môi chất laser 4 mức hiệu suất bơm cao do độ nghịch đảo mật độ tích lũy của

quá trình bơm phụ thuộc vào cả quá trình bơm tích lũy lên các mức laser trên
và khả năng thoát ở mức laser dưới. Do có nhiều mức năng lượng nên hiệu
suất bơm của loại laser này là cao nhất. Các laser khí thường là laser 4 mức.
Các biện pháp thực hiện bơm tạo nghịch đảo mật độ tích luỹ là: kích thích bằng ánh
sáng, kích thích bằng điện tử, va chạm cộng hưởng …
-> Do có nhiều mức năng lượng nên hiệu suất bơm của loại laser 4 mức là cao nhất.

16. 
2
là gì.
-> Vai trò ca khí He: tăng hiệu suất bơm (~200 lần) nhờ hiệu ứng truyền năng
lượng:
 He hấp thụ tốt sóng bơm
 He có mức năng lượng kích thích tương tự mức kích thích của Ne
-> Vai trò ca khí N: Thông thường thêm N
2
,he vào khí CO
2
,N
2
đóng vai trò đệm và
truyền năng lượng kích thích
 Các điện tử do dòng phóng điện khí sinh ra, kích thích chuyển động của N
2
.
 Sự va chạm truyền năng lượng giữa N
2
và CO
2
tạo ra đảo lộn mật độ giữa các

mức laser của CO
2
.
17. 

-> Buồng cộng hưởng quang học là bộ phận chứa chất hoạt tính. Đó là một hệ gồm 2
mặt phản xạ đặt đối diện nhau, giữa 2 mặt này là khối hoạt chất.
Với vai trò : +Thực hiện hồi tiếp dương
+ Tạo bức xạ định hướng, đơn sắc và kết hợp
=> Buồng cộng hưởng quang học có vai trò quyết định trong việc hình thành các tinh
chất cơ bản của bức xạ laser.
-> Vì trong buồng cộng hưởng xảy ra sự cộng hưởng, khi bức xạ laser lan truyền
trong môi chất laser gặp 2 gương sẽ bị phản xạ lại nhiều lần mang tính chất lặp lại.
Khi khoảng cách 2 gương là một số nguyên lần q của nửa bước sóng, sẽ hình thành
quá trình công hưởng kiểu sóng dọc. Nên gọi là buồng cộng hưởng.
18. 

->
 Dùng gương phẳng
+Ưu điểm : cho bức xạ có độ định hướng cao
+ Nhược điểm : khó chỉnh độ song song
 Dùng gương cầu
+Ưu điểm : dễ chỉnh và tổn hao do nhiễu xạ ở trong buồng cộng hưởng coi
như không đáng kể.
+ Nhược điểm :
-> Các loại BCH :
 Buồng cộng hưởng phẳng: hai gương phản xạ là hai gương phẳng, cho bức xạ
có độ định hướng cao
 Buồng cộng hưởng cầu đồng tiêu: Hai gương cầu có cùng bán kính và chung
tiêu điểm

 Ngoài ra còn có các loại buồng : gương liền trong laser bán dẫn, một gương
phẳng và một gương cầu, gương phẳng và lăng kính quay, buồng tia sáng kín…

19. 
 
->Vì: Buồng cộng hưởng có thể thực hiện các phương pháp chọn lọc dao động khác
nhau để thu được một bức xạ trong một giải phổ rất hẹp, gần như hoàn toàn đơn sắc.
Sự chọn lọc xảy ra khi bức xạ laser lan truyền trong môi chất laser gặp 2 gương sẽ bị
phản xạ lại nhiều lần mang tính chất lặp lại.
-> Hiện tượng cộng hưởng : giả sử dịch chuyển tự phát của một nguyên tử nào đó
trong BCH xuất hiện một sóng ánh sáng. Sóng sẻ được khuếch đại lên cho các dịch
chuyển cưỡng bức khi nó đi qua lớp hoạt chất. Khi tới mặt phản xạ, một phần sóng
ánh sáng có thể bị mất đi do hiện tượng hấp thụ hoặc truyền qua, nhưng phần chủ
yếu được phản xạ trở lại và được tiếp tục khuếch đại trên đường đi tới mặt phản xạ
kia. Tại đây cũng xảy ra quá trình tương tự và cứ như vậy, sau rất nhiều lần phản xạ
ta sẻ thu được dòng bức xạ có cương độ lớn.
20. 
laser .
-> Nhờ buồng cộng hưởng có thể thực hiện các phương pháp chọn lọc dao động
khác nhau để thu được một bức xạ trong một giải phổ rất hẹp, gần như hoàn toàn
đơn sắc. Có thể nói rằng: buồng cộng hưởng quang học đóng vai trò quyết định trong
việc hình thành các tính chất cơ bản của tia laser.

21. 
sao.
-> Phổ phát xạ của môi chất laser là phổ vạch
-> Vì phổ liên vạch : là phổ của nguyên tử và ion, mà môi chất laser thì thường ở
dạng ion 2 hoặc 3 điện tích.
22. 
-> Phổ phát xạ của tia laser là phổ vạch

-> Vì phổ liên vạch : là phổ của nguyên tử và ion
23. 

-> Tần số cộng hưởng là:
f = q ( c /2L )
với c là vận tốc ánh sáng.
Khi đó khoảng cách vạch tần số cộng hưởng:
f
q +1
-f
q
= c/ 2L
vậy khi thay đổi chiều dài L :
L tăng -> khoảng cách 2 vạch sẻ giảm -> số vạch tăng
L giảm -> khoảng cách 2 vạch sẻ tăng -> số vạch giảm
24. 

-> Chọn lọc mode xiên
+ Dùng màn chắn : Đặt vào buồng cộng hưởng một màn chắn có kích thước thích
hợp thì có thể dễ dàng tăng được tổn hao nhiểu xạ và do đó có thể nén được các
mode bậc cao, chỉ giử lại một mode cơ bản.
Hiện nay người ta đã hoàn thiện phương pháp chọn lọc mode xiên bằng việc sử dụng
thêm 2 thấu kính hội tụ :

Màn chắn M được đặt trong mặt phẳng đồng tiêu giữa 2 thấu kính và có kích thước
đúng bằng vùng sáng tại tiêu điểm của thấu kính 1.
-> Chọn lọc mode dọc : để chọn lọc các mode dọc có các phương pháp sau
+ Thay đổi chiều dài của buồng cộng hưởng
+ Đưa vào buồng cộng hưởng mẫu chuẩn Fabri-Perot hoặc tấm phẳng song song
+ Dùng gương phản xạ có hệ số truyền thay đổi dọc theo tiết diện

+ Dùng phản xạ Bragg tạo hồi tiếp chọn lọc tần số.
+ Phương pháp chọn lọc mode dọc thông dụng hơn cả là phương pháp dùng BCH
kép.(Hình 2)

Hình 2. Chọn lọc Mode dọc với BCH kép; a. Sơ đồ; b. Phổ dao động.
BCH kép được cấu tạo bằng 3 gương phẳng G1, G2, G3. Khoảng cách hai gương G1 và
G2 là L1. Trong phần này của buồng cộng hưởng sẻ hình thành các mode dọc với
hiệu tần số được xác định bằng công thức :
∆v
12
=
21
c
L

Tương tự, trong phần còn lại của buồng cộng hưởng được hình thành bởi các gương
G2 và G3 cũng xuất hiện các mode dọc với tần số :
∆v
23
=
22
c
L

Như vậy nếu chọn L1 và L2 khác nhau thì hiệu tần số giữa 2 mode dọc gần nhau ở
hai BCH sẻ khác nhau.
Chỉ có những mode dọc nào mà tần số riêng của chúng trong cả 2 phần trùng
nhau mới là những mode chung của 2 BCH. Kết quả là phổ dao động của BCH kép
thưa đi rất nhiều so với phổ dao động của BCH bình thường.
Hiệu suất của phương pháp này tăng lên khi tăng số gương phản xạ đặt trong

BCH.







25. Mốt dọc và mốt ngang của tia laser là gì. Nó ảnh hưởng đến những tính chất nào
của tia laser ?
- 

             

-                
   
 
-              
nhau
26. Tia laser có những tính chất nổi bật nào khác biệt với những nguồn sáng khác.
Giải thích những nguyên nhân làm cho nguồn sáng laser có những tính chất đó.
-      
   
-      
      
   
có.
-                
         



27. Vì sao bước sóng mà laser phát ra không ổn định. Nêu giải pháp ổn định bước
sóng trong laser HeNe đo lường.
28. Nêu phương pháp làm tăng độ đơn sắc của laser khí và laser bán dẫn.
29. Mô tả cấu tạo chung của laser HeNe, CO
2,
Rubi, bán dẫn.
-               
             
      
    
 
 


      
       
   
            
             
tia laser
30. Trình bày nguyên lý hoạt động của laser HeNe, CO
2,
Rubi, bán dẫn.
- Laser khí He  Ne là loi laser rt ph bin, ho     4 m
ng.
Cu t He  Ne có cu tng.
ng hot tính c He  Ne bao gm mt ng thy
tinh hình tr   chân không cao. Bên trong i ta mng thích hp
hn hp hai khí tru ng mn áp cao th và cao tn

ng s i ta s dng hing va chm cn t vi nguyên t
 kích thích hn hp khí He  Ne. Laser He  Ne ho 4 mc
 ng.


Hình 1: Sơ đồ hoạt động của Laser khí
 u king các h ng t ch yu tn ti  E
1
, còn các mng.
Nh ngun t - nguyên t t mc E
1
lên mc E
4
.
Trng thái E
4
có thi gian sng

rt nh so vi E
3
, còn mc E
3
nm rt gn E
4

có s va chm gia nguyên t - phân t s xy ra quá trình truyng dn h
ng t E
4
chuyn v E
3

  c x. Mc E
3
là mc siêu bn.
H ng t t E
3
chuyn v E
2
và bc x ra tia laser có tn s
za

, t E
2
tr v E
1
thônh
qua các quá trình va chm mà không bc x.
Laser He  Ne hong  ch  liên tc, không hong  ch  xung.
Laser
E
3
E
2
E
1
E
4
E
3
E
2

E
1
E
4
Phn t n ca laser khí He  Ne là t mt ant
và mt catt. Gia ant và catt mn áp mt chiu cao thn áp này
t
26KV
c  n.





Hình 2: Sơ đồ ống phóng điện
Catt gm hai loi: catt nóng và catt lnh.
- Catt nóng là mt dây làm bng wonfram, khi b t nóng nó s bc x  n t.
Hi  i ta ít dùng vì nó không ch bc x n t mà còn bc x ra cht làm
catt gây bn  n.
- Catt lnh là mt hình tr rng nm dc theo chiu dài thành ng. Còn ant là mt
vòng kim loi nu ng. Dòng làm vic trong ng t n 5mA.










A
B
M
1
R
1
M
2
R
2
Laser
2S
2
3
S
0
1
1
S
0
He
Ne
2p
1s
2p
Hình 3: Sơ đồ hoạt động của Laser khí He – Ne
Khác vi laser rn, do m  khí trong ng laser He  Ne khong
17 18
10 10
nguyên

t/cm
3
. Tc là khong
15
torr nên không th d  quang h 
n.
Trong laser khí He  Ne ngoài va chn t - nguyên t còn có va chm gia He kích
thích và nguyên t  i loi hai.
Khi trong ng xn t c gia tc s va chm vi các nguyn t
He và kt qu He t trng thái 1S
0
lên trng thái 2
3
S và 2
1

trng thái siêu bn. Tc là nu không có nguyên t Ne và không có tác dng thêm thì các
nguyên t He s nm li  2
3
S và 2
1
S.
Hai trng thái siêu bn 2
3
S và 2
1
S ca nguyên t He nm rt gn vi hai trng thái 2
0
S và
3S ca nguyên t   y khi các nguyên t c kích thích và xy ra va chm

vi các nguyên t Ne, dn nguyên t He truyng kích thích cho nguyên t
  Ne t trn lên trng thái kích thích 2S và 3S
 
 
 
 
31
2 2 1
2
He S Ne S He S
e Ne Ne S e




  



 y s có mt ca He làm thun li cho quá trình to ngh 
các nguyên t Ne. Khi có s dch chuyn gia các trng thái
22sp

32sp
trong
nguyên t c các bc x laser.
Dch chuyn
22sp
c sóng hng ngoi:
13m



.
Dch chuyn
32sp

 
24
32sp
c sóng nm trong vùng kh kin (6328A
0
-
).
Vch 6238A
0
 nh nht. Laser He  Ne to ra gc sóng khác nhau,
 chn la bc x phát ra theo ý mu i áp sut khí He  Ne.
 Ruby




31. Bước sóng của laser HeNe, CO
2,
Rubi, bán dẫn GaAs là bao nhiêu.
He-Ne: hot cht c sóng 632,8nm thuc ph 
trong vùng nhìn thy, công sut nh t m n vài chc mW. Trong y hc s
dng làm laser ni mch, kích thích mch máu
 c sóng 10.600nm thuc ph hng ngoi xa, công sut phát x có th ti
megawatt (MW). Trong y hc ng dng làm dao m


 
    

32. Các chi tiết quang học trong nguồn sáng laser là những chi tiết gì? Hư hỏng chính
đối với những chi tiết đố như thế nào?
- Các chi tit quang hc tng ngu 
   i: dùng bc, vàng,gm     s phn x không quá
90  ng ch vi laser rn, bán d c sóng dài.
  n môi nhiu lp: có tính cht chn lc và h s phn x cao, bm
h s phm cht ca buông cng cao và chc m nng bc x ln
thi gian làm vic dài .
Các laser công sut cao có th t b phá hy, các tinh tht
quang chu bc x laser có m công sut cao d b hng. Ví d là các tinh th Rubi có
thy tinh làm môi cht trong laser xung công sut cao rt tin và c 
mà thay th ng xuyên không kinh t. Do công sut tiêu hao trong các bung cng
ng ln nên các chi tit chu lc ln. Vì tui th  ln nên
cn chú ý cách vn hành và bng.
Xung laser công sut cao ca laser Rubi và laser thy tinh Neodim gây nên hng
hóc thanh hot ch     t quang nht là các laser mng b và laser
u bin h s sn phm cht khi bc x xung ngn. Khi bc x xung dài ít b phá hy
 b phá hng.
S phá hy các vt liu quang xy ra vi các giá tr ng công sut. Khi còn nh
 ng, tia bc x  qua không phá hy còn khi lng phá hy do s t
nóng làm ch         i vt liu làm gim tính cht quang
ca vt liu.
Ví d: Laser CO
2
vi m công sut l
8

W/cm
2
phá hy tinh th clorua
Kali làm hng thu kính.
ng phá hy ph thuc vào bn cht vt liu, khuyt tt, tp cht và trng thái
b mt sau khi gia công ln cui.
Các nguyên nhân gây nên s phá hng vt liu:
- S  ng nht ca các xung laser.
- S tn ti các phn t hp th trong vt liu.
- Hing t tiêu t.
S t tiêu ti chit sut vt liu các chùm tia laser t thu hp
ng kính.
S ng vt lin t ca vt liu b n t ng cu laser kích
thích chuyn lên m  ng cao và gây lên s    ng do
khuyt tt, vc b mt tht liu do nó ny sinh s tp trung sóng
n t ng t
33. Yêu cầu kỹ thuật khi làm sạch các chi tiết quang như thế nào?

Trả lời:
Các b mt cn ph i si bu thanh hot cht,
van, tm phn x có trong bung cng có th gây nên s t cháy gây phá hy b
mt.
Ví d: Chi tit quang trong laser khí Co
2
nu sch ch c th nghim 1000
W/cm
2
/ 20 gi. Còn khi bi bn chc nh 
2
.

Vi các chi tit quang có lp ph phn x hoc truyn qua các pn t hp th trên
b mt các lp gây lên s phá hy cho nên cn làm sch các lp ph.
V    ch các lp ph c ht ta ph    p ph bng
các lp vt liu cng, cng va và mm.
Vt liu cng: TiO
2
, SiO
2
 n, ch c dùng làm lp ph gim phn x trong
các vùng sóng t ngoi, nhìn thy và ph hng ngoi gn.
Vt liu cng va: ZnS, F
2
    
2
vì có s hp th 
trong vùng hng ngoi, kém b c.
Vt liu m c và kém bn v c
Vi vt liu cng làm sch bng các dung môi và lau bng vái mm và sch.
Vi vt liu cng va: dùng các dung d
2
làm
sch.
Vt liu mm hin nay không s dng, song v      dng khí N
2

khô thi làm sch.





34. Khi làm việc với nguồn laser con người có thể gặp những loại nguy hiểm?
Trả lời: Vic s dng laser gn lin vi nhc ht là s
gây tt và tia laser có công sut cao gây lên nhng vt bc bit
là s  ng ca tia laser là tc thi và qua không khí nên d xy ra khi bt cn và
khôn    a do tia laser có th c tiêu t vi vt rt nh  
ng rt lc bit nguy him.
Nguy him nht ca tia laser là vi võng mc- m nhy cm nht ca mt, thy
tinh th  
Tác động lên mắt: Võng mc nhy cm nht vi laser  c sóng nhìn thy 0,4
  n hng ngo  vùng c
 y cm vi võng mc song d gây t i thy tinh th
Tác dụng lên mặt da: Bc x laser công sut cao có th gây nên vt bng trên da
Mối nguy về điện: Trong s các loi laser thit thc ch y
cht rn, laser cht nhum, và laser cht bán dn, tr các loi laser bán dn ra thì tt c
u yêu cu hin th n  to ra chùm tia. Cho dù là
n th  c áp trc ti      c laser
   n có mt ti mt s m trong h thng. Tình huc bit nguy him
c to ra trong laser là nó vn có th n th cao trong các t n hoc nhng b
phn khác mt tht
Tác hại hóa:  

Khí nén: 
 
35. Vì sao tác hại của tia laser khi tác động lên con người phụ thuộc vào công suất ,
bước sóng và thời gian tác động?
Trả lời:

×