SBT Vật lí 12 Bài 34: Sơ lược về laze | Giải SBT Vật Lí lớp 12

61 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 34: Sơ lược về laze chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 34: Sơ lược về laze

Bài 34.1 trang 98 SBT Vật Lí 12: Tia laze không có đặc điểm nào dưới đây?

A. Độ đơn sắc cao

B. Độ định hướng cao

C. Cường độ lớn

D. Công suất lớn

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về đăch điểm của laze.

Lời giải:

Đặc điểm laze:

+ Tính đơn sắc cao

+ Tính định hướng cao

+ Tính kết hợp cao

+ Cường độ lớn

Chọn D

Bài 34.2 trang 98 SBT Vật Lí 12: Trong laze rubi có sự biến đổi của dạng năng lượng nào dưới đây thành quang năng?

A. Điện năng

B. Cơ năng

C. Nhiệt năng

D. Quang năng

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze.

Lời giải:

Trong laze rubi có sự biến đổi của dạng năng lượng quang năng thành quang năng

Chọn D

Bài 34.3 trang 98 SBT Vật Lí 12: Hiệu suất của một laze

A. nhỏ hơn $1$

B. bằng $1$

C. lớn hơn $1$

D. rất lớn so với $1$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze.

Lời giải:

Hiệu suất của laze nhỏ hơn $1$

Chọn A

Bài 34.4 trang 99 SBT Vật Lí 12: Thuật ngữ LAZE chỉ nội dung nào dưới đây?

A. Một nguồn phát sáng mạnh

B. Một nguồn phát ánh sáng đơn sắc

C. Một nguồn phát chùm sáng song song, đơn sắc

D. Một máy khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng của nguyên tử

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze.

Lời giải:

Thuật ngữ LAZE chỉ một máy khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng của nguyên tử

Bài 34.5 trang 99 SBT Vật Lí 12: Trong laze rubi người ta cần dùng hai gương phẳng đặt song song và một đèn xenon để làm gì?

A. Hai gương phẳng dùng để tạo ra chùm tia song song. Đèn xenon dùng để chiếu sáng thỏi rubi.

B. Hai gương phẳng dùng để cho tia sáng phản xạ qua lại nhiều lần qua thỏi rubi. Đèn xenon dùng để chiếu sáng thỏi rubi.

C. Hai gương phẳng dùng để tạo ra chùm tia song song. Đèn xenon dùng để đưa ra số lớn nguyên tử crôm lên trạng thái kích thích.

D. Hai gương phẳng dùng để cho tia sáng phản xạ qua lại nhiều lần qua thỏi rubi. Đèn xenon dùng để đưa số lớn nguyên tử crôm lên trạng thái kích thích.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về cấu tạo và nguyên lí hoạt động của laze rubi

Lời giải:

Hai gương phẳng dùng để cho tia sáng phản xạ qua lại nhiều lần qua thỏi rubi. Đèn xenon dùng để đưa số lớn nguyên tử crôm lên trạng thái kích thích.

Chọn D

Bài 34.6 trang 99 SBT Vật Lí 12:

SBT Vật lí 12 Bài 34: Sơ lược về laze | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

Ba vạch $E_{0}, E_{1}, E_{2}$ trong Hình $34.1$ tượng trưng ba mức năng lượng của nguyên tử crôm trong thỏi rubi: $E_{0}$ là mức cơ bản; $E_{1}$ là mức giả bền; $E_{2}$ là mức kích thích.

Bốn mũi tên mang số $1, 2, 3, 4$ ứng với bốn sự chuyển của nguyên tử crôm giữa các mức năng lượng đó. Sự chuyển nào ứng với sự phát tia laze của thỏi rubi?

A. Sự chuyển $1.$

B. Sự chuyển $2.$

C. Sự chuyển $3.$

D. Sự chuyển $4.$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze rubi.

Lời giải:

Sự chuyển $3$ ứng với sự phát tia laze của thỏi rubi

Chọn C

Bài 34.7 trang 100 SBT Vật Lí 12: Một phôtôn có năng lượng $1, 79 e V$ bay qua hai nguyên tử có mức kích thích $1, 79 e V,$ 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.

A. $x = 0$ B. $x = 1$

C. $x = 2$ D. $x = 3$

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze

Lời giải:

Laze hoạt động dựa trên hiện tượng phát xạ cảm ứng

$x = 0$ là đáp án sai

Chọn A.

Bài 34.8 trang 100 SBT Vật Lí 12: Màu đỏ của rubi do ion nào phát ra?

A. Ion nhôm B. Ion ôxi

C. Ion crôm D. Các ion khác

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về laze rubi.

Lời giải:

Màu đỏ của rubi do ion crom phát ra

Chọn C

Bài 34.9 trang 100 SBT Vật Lí 12: 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 $d = 1 m m .$ Bề dày của tấm thép là $e = 2 m m .$ Nhiệt độ ban đầu là $t_{0} = 30^{0} C .$

a) Tính thời gian khoan thép.

b) Tại sao nói kết quả tính được ở trên chỉ là gần đúng?

Khối lượng riêng của thép: $ρ = 7800 k g / m^{3}$

Nhiệt dung riêng của thép: $c = 448 J / (k g . K)$

Nhiệt nóng chảy riêng của thép: $λ = 270 (k J / k g)$

Điểm nóng chảy của thép: $T_{c} = 1535^{o} C$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: Năng lượng laze thực hiện hai nhiệm vụ đưa kim loại đến nhiệt độ nóng chảy và làm nóng chảy kim loại
+ Nhiệt lượng cần để đưa kim loại đến nhiệt độ nóng chảy là: $Q_{1} = m c Δ t$

+ Nhiệt lượng làm nóng chảy: $Q_{2} = m λ$

Lời giải:

+ Khối lượng thép cần nóng chảy là $m = ρ V = ρ \frac{π d^{2} e}{4}$

+ Nhiệt lượng cần để đưa tấm thép đến nhiệt độ nóng chảy là: $Q_{1} = m c Δ t = ρ \frac{π d^{2} e}{4} . c . (T_{c} - t_{0})$

+ Nhiệt lượng làm nóng chảy: $Q_{2} = m λ = ρ \frac{π d^{2} e}{4} . λ$

Năng lượng laze cần cung cấp là:

$\begin{array}{l} Q = Q_{1} + Q_{2} \\ \Leftrightarrow P t = ρ \frac{π d^{2} e}{4} . c . (T_{c} - t_{0}) + ρ \frac{π d^{2} e}{4} . λ \\ \Rightarrow t = \frac{ρ \frac{π d^{2} e}{4} . c . (T_{c} - t_{0}) + ρ \frac{π d^{2} e}{4} . λ}{P} \\ = \frac{7800. \frac{π {.10}^{- 6} {2.10}^{- 3}}{4} .448 . (1535 - 30) + 7800. \frac{π {.10}^{- 6} {2.10}^{- 3}}{4} .270000}{10} \\ = 1, 16 s \end{array}$

Bài 34.10 trang 100 SBT Vật Lí 12: Người ta dùng một laze

C O_{2}

có công suất

P = 10 W

để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ nào sẽ làm cho nước của phần mô ở chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Chùm tia laze có bán kính

r = 0, 1 m m

và di chuyển với tốc độ

ν = 0, 5 c m / s

trên bề mặt của một mô mềm.

a) Tính nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi $1 m m^{3}$ nước ở $37^{o} C$

b) Tính thể tích nước mà laze có thể làm bốc hơi trong $1 s$

c) Ước tính chiều sâu cực đại của vết cắt.

Nhiệt dung riêng của nước: $c = 4, 18 k J / (k g . K)$

Nhiệt hóa hơi riêng của nước: $L = 2260 k J / k g$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: Năng lượng laze thực hiện hai nhiệm vụ đưa nước đến nhiệt độ sôi và làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi

+ Nhiệt lượng cần để đưa nước đến nhiệt độ sôi là: $Q_{1} = m c Δ t$

+ Nhiệt lượng làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi: $Q_{2} = m λ$

Lời giải:

a) + Nhiệt lượng cần để đưa nước đến nhiệt độ sôi là: $Q_{1} = m c Δ t = D V c (T_{s} - t_{0})$

+ Nhiệt lượng làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi: $Q_{2} = m λ = D V λ$

Nhiệt lượng của laze cần thiết làm bốc hơi $1 m m^{3}$ nước ở $37^{o} C$ :

$\begin{array}{l} Q = Q_{1} + Q_{2} \\ = D V c (T_{s} - t_{0}) + D V λ \\ = {1000.10}^{- 9} .4180 . (100 - 37) \\ + {1000.10}^{- 9} .2260 .1000 = 2, 52 J \end{array}$

b) Ta có

$\begin{array}{l} Q = P t \\ \Leftrightarrow D V^{'} c (T_{s} - t_{0}) + D V^{'} λ = P . t \\ \Rightarrow V^{'} = \frac{P t}{D c (T_{s} - t_{0}) + D λ} \\ = \frac{10.1}{1000.4180. (100 - 37) + 1000.2260} \\ = 0, {3765.10}^{- 9} m^{3} = 0, 3765 m m^{3} \end{array}$

+ Chiều dài vết cắt trong $1 s$ : $l = v t = v$

+ Diện tích vết cắt: $S = 2 r . l = 2 r . v$

+ Chiều sâu vết cắt:

$h = \frac{V^{'}}{S} = \frac{0, {3765.10}^{- 9}}{2.0, {1.10}^{- 3} .0, {5.10}^{- 2}} = 0, {3765.10}^{- 3} m = 0, 3765 m m$

Bài 34.11 trang 101 SBT Vật Lí 12: Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng một laze phát ra những xung ánh sáng có bước sóng

0, 52 μ m,

chiếu về phía Mặt Trăng và đo khoảng thời gian giữa thời điểm xung được phát ra và thời điểm một máy thu đặt ở Trái Đất nhận được xung phản xạ.

Thời gian kéo dài của một xung là $τ = 100 n s$

Khoảng thời gian giữa thời điểm phát và nhận xung là $2, 667 s$

Năng lượng của mỗi xung ánh sáng là $W_{0} = 10 k J$

a) Tính khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trăng lúc đó.

b) Tính công suất của chùm laze.

c) Tính số photôn chứa trong mỗi xung ánh sáng.

d) Tính độ dài của mỗi xung ánh sáng.

Lấy $c = {3.10}^{8} m / s; h = 6, {625.10}^{- 34} J . s$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính công suất là $P = \frac{W_{0}}{t}$

Sử dụng công thức tính số photon chứa trong mỗi xung: $n = \frac{P}{ε} = \frac{P}{\frac{h c}{λ}}$

Lời giải:

+ Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng là $s = c \frac{t}{2} = {3.10}^{8} . \frac{2, 667}{2} = {4.10}^{8} k m$

+ Công suất của laze: $P = \frac{W_{0}}{t} = \frac{{10.10}^{3}}{{100.10}^{- 9}} = 10^{11} W$

+ Số photon phát ra trong một xung ánh sáng là $n = \frac{P}{ε} = \frac{P}{\frac{h c}{λ}} = \frac{10^{11}}{\frac{6, {625.10}^{- 34} {.3 .10}^{8}}{0, {52.10}^{- 6}}} = 2, {62.10}^{29}$

+ Độ dài mỗi xung ánh sáng: $l = c τ = {3.10}^{8} .100 {.10}^{- 9} = 30 m$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12