BÂI 49 SU PHAT QUANG- SO LUOC VE LAZE

1. Hiện tượng phát quang:
a. Sự phát quang
* Khái niệm: Một số chất ở thể rắn, lỏng
hoặc khí khi hấp thụ năng lượng dưới
một dạng nào đó, thì có khả năng phát ra
các bức xạ điện từ trong miền ánh sáng
nhìn thấy, hiện tượng đó gọi là sự phát
quang.
Thế nào là sự phát quang?
Sự phát quang có những
đặc điểm gì?

* Đặc điểm của sự phát quang:
-
Bức xạ phát quang là bức xạ riêng của vật: mỗi chất
phát quang có một quang phổ riêng đặc trưng cho nó.
-
Sau khi ngừng kích thích, sự phát quang của một số
chất còn kéo dài thêm một khoảng thời gian nào đó
rồi mới ngừng hẳn (thời gian phát quang)
C1: Sự bức xạ do vật bị đốt nóng có phải là
sự phát quang không?
1. Hiện tượng phát quang:
a. Sự phát quang

Thế nào là hiện tượng quang
phát quang?
Có mấy loại quang phát

quang? Người ta căn cứ vào
đâu để phân loại?

1. Hiện tượng phát quang:
b. Các dạng phát quang:
(lân quang và huỳnh quang)
* Hiện tượng quang phát quang: Một số chất
có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng
này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác,
gọi là hiện tượng quang phát quang.
* Hai loại quang phát quang:
-
Huỳnh quang,
-
Lân quang

+ Huỳnh quang: là sự phát quang có thời gian
phát quang ngắn (dưới 10
-8
s). Thường xảy ra
với chất lỏng và chất khí
1. Hiện tượng phát quang:
b. Các dạng phát quang:
+ Lân quang: là sự phát quang có thời gian
phát quang dài (10
-8
s trở lên). Thường xảy ra
với chất rắn (chất lân quang)

Những con lancelet là ví dụ độc đáo về một nhóm sinh vật có khả năng huỳnh

quang. Sống trong các vùng ven biển, nhóm sinh vật này vùi mình dưới cát và
chỉ nhô đầu lên để tiếp xúc với dòng hải lưu chảy qua.
Dimitri Deheyn từ Viện Hải dương học Scripps ở La Jolla, California, Mỹ đã
khám phá ra các protein huỳnh quang này sau khi phân tích các mẫu vật tìm
thấy ở bang Florida dưới ánh sáng xanh lơ (ánh sáng chuyên để kích hoạt hiện
tượng huỳnh quang).


Huỳnh quang đỏ của cá mào cao ba vây
Tảo đá vôi, một loài Amphiroa, phát huỳnh
quang màu đỏ khi được quan sát qua bộ lọc
màu đỏ. Đây là loài tảo hấp thụ canxi từ
nước để phát triển.

c. Định luật Xtốc về sự phát quang:
1. Hiện tượng phát quang:
Ánh sáng phát quang có bước sóng
λ
’ dài hơn
bước sóng của ánh sáng kích thích
λ
(
λ
’ >
λ
).
Các hiện tượng phát quang có những ứng dụng
gì?

-

Sử dụng trong đèn ống để thắp sáng, các đồ
vật trang trí.
-
Sử dụng trong màn huỳnh quang: màn hình ti
vi, máy tính, dao động kí điện tử
-
Sử dụng trong sơn phát quang: biển báo giao
thông, mặt đồng hồ, la bàn, công tắc điện,
mực
-
Nghiên cứu sinh học phân tử
d. Ứng dụng:



Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Pittsburgh đã phát
triển một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để phát
hiện thuỷ ngân trong cá và các mẫu răng. Hiện nay, nhiễm
thuỷ ngân là vẫn đề trung tâm mà mọi người đang hết sức
quan tâm. Kỹ thuật này sử dụng chất huỳnh quang phát ánh
sáng xanh khi xúc tác với thuỷ ngân bị ôxy hoá. Cường độ
của ánh sáng cho thấy khối lượng thuỷ ngân có chứa trong
mẫu nghiên cứu.

a. Tia laze. Đặc điểm của tia laze:
2. Sơ lược về laze:
Ta thường nghe nói laze dùng để mổ xẻ, khoan kim loại,
đọc đĩa CD, truyền tín hiệu, đo đạc,…Vậy, laze là gì?
Dao mổ laze
Dùng tia laze tôi kim loại

Năm 1958, các nhà bác học Nga và Mĩ , nghiên cứu độc lập
với nhau, đã chế tạo thành công laze đầu tiên.
Đó là một loại nguồn sáng mới, phát ra chùm sáng có đặc
điểm khác hẳn với các chùm sáng thông thường.

* Định nghĩa
Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng
cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện
tượng phát xạ cảm ứng. Chùm bức xạ phát ra
cũng được gọi là chùm tia laze.
Laze là gì?

* Đặc điểm:
+ Tia laze có tính đơn sắc rất cao.
+ Tia laze có cường độ lớn (tia laze rubi có cường
độ tới 10
6
W/cm
2
)
+ Tia laze là chùm sáng kết hợp (các photon trong
chùm tia laze có cùng tần số và cùng pha)
+ Tia laze là chùm sáng song song (có tính định
hướng cao)
Laze là một nguồn sáng phát ra chùm sáng
song song, kết hợp, có tính đơn sắc rất cao và có
cường độ lớn.

Năm 1917, khi nghiên cứu lí thuyết phát xạ,

Anh-xtanh đã chứng minh rằng: ngoài hiện
tượng phát xạ tự phát, còn có hiện tượng phát
xạ mà ông gọi là phát xạ cảm ứng. Hiện tượng
như sau:
E thấp
E cao
Sự phát xạ cảm ứng.

Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích,
sẵn sàng phát ra một photon có năng lượng ε = hf, bắt
gặp một photon có năng lượng ε’ đúng bằng hf, bay
lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra
photon ε.
Photon ε có cùng năng lượng và
bay cùng phương với photon ε’.
Ngoài ra, sóng điện từ ứng với
photon ε hoàn toàn cùng pha và
dao động trong một mặt phẳng
song song với mặt phẳng dao
động của sóng điện từ ứng với
photon ε’.

Khi 1 phôtôn thích hợp bay qua một nguyên tử
ở trạng thái kích thích thì do hiện tượng phát xạ cảm
ứng sẽ xuất hiện hai phôtôn như nhau bay cùng
phương.hai phôtôn này bay qua 2 nguyên tử trong
trạng thái kích thích sẽ xuất hiện 4 phôtôn giống nhau
bay cùng phương. Do đó số phôtôn tăng theo cấp số
nhân.

Như vậy, nếu có một photon ban đầu bay qua một loạt
nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số
photon sẽ tăng lên theo cấp số nhân.

b. Các loại laze:
2. Sơ lược về laze:
Tùy thuộc vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra
hàng chục loại laze khác nhau: laze rắn (laze thủy
tinh pha nêođim, laze hồng ngọc), laze khí (He-
Ne; CO
2
; Ar; ) và laze bán dẫn.

Dưới đây, ta xét cấu tạo của một laze rắn: laze
rubi. Rubi (hồng ngọc) là Al
2
O
3
có pha Cr
2
O
3
.
Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra
khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái
cơ bản. Đó cũng là màu của tia laze.

Mặt (1) được mạ bạc trở thành một mặt gương phẳng (G
1
)

có mặt phản xạ quay vào phía trong.
Laze rubi gồm một thanh rubi hình trụ (A). Hai mặt được
mài nhẵn, vuông góc với trục của thanh.