Trong y học, người ta dùng một laze phát ra chùm sáng có bước sóng λ để "đốt" các mô mềm. Biết rằng để đốt được phần mô mềm có thể tích 4 mm3 thì phần mô này cần hấp thụ hoàn toàn năng lượng của 3.1019 phôtôn của chùm laze trên. Coi năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn 1 mm3 mô là 2,548 J. Lấy h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s. Giá trị của λ là
Khi nói về tia laze, phát biểu nào sau đây sai?
B,C, D - đúng
A - sai
Laze là nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng:
Laze: là một nguồn sáng phát ra ánh sáng có cường độ lớn dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng.
Tia laze không có đặc điểm nào dưới đây?
Laze có các đặc điểm sau:
- Có cường độ lớn
- Có tính kết hợp cao
- Có tính định hướng cao
- Có tính đơn sắc cao.
Có bao nhiêu loại laze:
Ta có: Theo cấu tạo Laze có 3 loại là: Laze rắn, laze khí và laze bán dẫn
Trong laze rubi có sự biến đổi của dạng năng lượng nào dưới đây thành quang năng ?
Trong laze rubi có sự biến đổi quang năng thành quang năng
Do: Ánh sáng phát ra từ đèn xê-nôn kích thích cho các iôn crôm trong thanh rubi chuyển lên mức năng lượng cao. Sau đó, nếu có một phôtôn do một iôn crôm phát ra bay dọc theo trục của thanh thì chính nó sẽ gây ra sự phát xạ cảm ứng ở các iôn crôm khác
Chùm sáng do laze rubi phát ra có màu:
Ta có: Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3. Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion Cr phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản => màu của Laze cũng là màu Rubi
Màu đỏ của rubi do ion nào phát ra ?
Ta có: Rubi (hồng ngọc) là Al2O3 có pha Cr2O3. Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion Cr phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản => màu của Laze cũng là màu Rubi
Bút laze mà ta thường dùng để chỉ bảng thuộc loại laze nào ?
Bút chỉ bảng: phát ra ánh sáng đỏ thường dùng thuộc loại laze bán dẫn
Ưu điểm nổi bật của đèn laze so với các loại đèn thông thường
Dựa vào các đặc điểm của laze:
- Có cường độ lớn
- Có tính kết hợp cao
- Có tính định hướng cao
- Có tính đơn sắc cao.
Tia laze có tính đơn sắc rất cao vì các photon do laze phát ra có:
Tia laze có tính đơn sắc rất cao vì các photon do laze phát ra có độ sai lệch tần số là rất nhỏ
Một vật có thể phát ra ánh sáng phát quang màu đỏ với bước sóng \(\lambda = {\rm{ }}0,7\mu m\) . Hỏi nếu chiếu vật trên bằng bức xạ có bước sóng \(\lambda = {\rm{ }}0,6\mu m\) thì mỗi phôton được hấp thụ và phát ra thì phần năng ℓượng tiêu hao ℓà bao nhiêu?
Phần năng lượng tiêu hao là:
\(\Delta \varepsilon = {\varepsilon _{kt}} - {\varepsilon _{pq}} = \frac{{hc}}{{{\lambda _{kt}}}} - \frac{{hc}}{{{\lambda _{pq}}}} = 6,{625.10^{ - 34}}{.3.10^8}\left( {\frac{1}{{0,{{6.10}^{ - 6}}}} - \frac{1}{{0,{{7.10}^{ - 6}}}}} \right) = 4,{732.10^{ - 20}} = 0,296{\rm{e}}V\)
Trong y học, người ta dùng một laze phát ra chùm sáng có bước sóng λ để "đốt" các mô mềm, Biểt rằng để đốt được phần mô mềm có thể tích \(6 mm^3\) thì phần mô này cần hấp thụ hoàn toàn năng lượng của \(45.10^{18}\) phôtôn của chùm laze trên. Coi năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn \(1 mm^3\) mô là \(2,53 J\), Lấy \(h =6,625.10^{-34}J.s\); \(c = 3.10^8 m/s\). Giá trị của \(\lambda\) là:
Ta có:
+ Năng lượng cần để đốt phần mô mềm \(E = 2,53. 6 = 15,18 (J)\)
Năng lượng này do phôtôn chùm laze cung cấp:
\(E = {n_p}\dfrac{{hc}}{\lambda }\)
\( \to \lambda = {\rm{ }}{n_p}\dfrac{{hc}}{E} = {\rm{ }}{45.10^{18}}.\dfrac{{6,{{625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}}{{15,18}} = {\rm{ }}58,{9.10^{ - 8}}m{\rm{ }} = {\rm{ }}{589.10^{ - 9}}m{\rm{ }} = {\rm{ }}589{\rm{ }}nm\)
Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng một tia laze phát ra những xung ánh sáng có bước sóng 0,52mm, chiếu về phía Mặt Trăng. Thời gian kéo dài mỗi xung là 10-7 s và công suất của chùm laze là 105 MW. Số phôtôn có trong mỗi xung là:
Ta có:
+ Năng lượng của n photon:
\(E = {n_p}\frac{{hc}}{\lambda }\)
+ Công suất
\(P = \frac{E}{t} = \frac{{{n_p}\frac{{hc}}{\lambda }}}{t} \to {n_p} = \frac{{Pt\lambda }}{{hc}} = \frac{{{{10}^5}{{.10}^6}{{.10}^{ - 7}}.0,{{52.10}^{ - 3}}}}{{6,{{625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}} = 2,{62.10^{25}}{\rm{photo}}n\)
Laze A phát ra chùm bức xạ có bước sóng \(0,45\mu m\) với công suất 0,8W. Laze B phát ra chùm bức xạ có bước sóng \(0,60\mu m\) với công suất 0,6 W. Tỉ số giữa số phôtôn của laze B và số phôtôn của laze A phát ra trong mỗi giây là
Ta có:
Năng lượng của nguồn phát:
\(E = n\varepsilon = n\frac{{hc}}{\lambda }\)
Công suất của nguồn phát:
\(P = \frac{E}{t} = \frac{{n\frac{{hc}}{\lambda }}}{t} \to n = \frac{{Pt\lambda }}{{hc}}\)
Với n - số photon phát ra trong 1s
Gọi nA, nB - lần lượt là số photon phát ra từ nguồn A, B trong mỗi giây
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}{n_A} = \frac{{{P_A}t{\lambda _A}}}{{hc}}\\{n_B} = \frac{{{P_B}t{\lambda _B}}}{{hc}}\end{array} \right. \to \frac{{{n_A}}}{{{n_B}}} = \frac{{{P_A}{\lambda _A}}}{{{P_B}{\lambda _B}}} = \frac{{0,8.0,{{45.10}^{ - 6}}}}{{0,6.0,{{6.10}^{ - 6}}}} = 1\)
Một phôtôn có năng lượng 1,79(eV) bay qua hai nguyên tử có hiệu 2 mức năng lượng nào đó là 1,79(eV), nằm trên cùng phương của phôtôn tới. Các nguyên tử này có thể ở trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích thích. Gọi x là số phôtôn có thể thu được sau đó, theo phương của phôtôn tới. Hãy chỉ ra đáp số sai:
Ta có hai photon có thể ở trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích thích nên đều bức xạ => số photon thu được lớn nhất là 3 và nhỏ nhất là 1
Người ta dùng một Laze hoạt động dưới chế độ liên tục để khoan một tấm thép. Công suất của chùm laze là P = 10 W, đường kính của chùm sáng là 1 mm. Bề dày tấm thép là e = 2 mm và nhiệt độ ban đầu là 300C. Biết khối lượng riêng của thép D = 7800 kg/m3 ; Nhiệt dung riêng của thép c = 448 J/kg.độ ; nhiệt nóng chảy của thép L = 270 kJ/kg và điểm nóng chảy của thép tc = 15350C. Thời gian khoan thép là
Ta có:
+ Thể tích thép nấu chảy:
\(V = \frac{{\pi {d^2}}}{4}e = \frac{{\pi .{{({{10}^{ - 3}})}^2}}}{4}{2.10^{ - 3}} = 1,{57.10^{ - 9}}{m^3}\)
+ Khối lượng thép nấu cần chảy:
\(m{\rm{ }} = {\rm{ }}DV{\rm{ }} = {\rm{ }}7800.1,{57.10^{ - 9}} = 1,{225.10^{ - 5}}\left( {kg} \right)\)
+ Nhiệt lượng cần thiết bằng tổng nhiệt lượng đưa thép đến nóng chảy và nhiệt làm chuyển thể:
\(Q = mc\Delta t + mL = 1,{225.10^{ - 5}}.448\left( {1535 - 30} \right) + 1,{225.10^{ - 5}}{.270.10^3} = 11,569J\)
Thời gian khoan thép:
\(t = \frac{Q}{P} = \frac{{11,569}}{{10}} \approx 1,16s\)
Hai laze A và B có công suất phát quang tương ứng là 0,5 W và 0,6 W. Biết tỉ số giữa số phôtôn của laze B với số phôtôn của laze A phát ra trong một đơn vị thời gian là 2/15. Tỉ số bước sóng λA/λB là
\(\frac{{{P_A}}}{{{P_B}}} = \frac{{{n_A}.\frac{{hc}}{{{\lambda _A}}}}}{{{n_B}.\frac{{hc}}{{{\lambda _B}}}}} = \frac{{{n_A}.{\lambda _B}}}{{{n_B}.{\lambda _A}}} \Rightarrow \frac{{{\lambda _A}}}{{{\lambda _B}}} = \frac{{{P_B}.{n_A}}}{{{P_A}.{n_B}}} = \frac{{0,6}}{{0,5}}.\frac{{15}}{2} = 9\)
Trong y học, người ta dùng nguồn laze phát ra chùm sáng có bước sóng λ để đốt các mô mềm. Biết rằng để đốt được mô mềm có thể tích 5 mm3 thì phần mô này cần hấp thu hoàn toàn năng lượng của 4.1019 photon của chùm laze trên. Coi năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn 1mm3 mô là 2,584J. Lấy h = 6,625.10-34 J.s; c = 3.108 m/s. Giá trị của λ là
Mỗi mm3 cần 2,584J nên 5 mm3 cần năng lượng là W= 5x2,584 = 12,92J
Mỗi photon có năng lượng là :
\(\eqalign{
& \varepsilon = {{\rm{W}} \over N} = {{12,92} \over {{{4.10}^{19}}}} = {3,23.10^{ - 19}}J \cr
& \varepsilon = {{hc} \over \lambda } \Rightarrow \lambda = {{hc} \over \varepsilon } = {{{{6,625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}} \over {{{3,23.10}^{ - 19}}}} = {6,15.10^{ - 7}}m = 615nm \cr} \)
