Tia laser là gì? Nguyên tắc phát tia laser. Ứng dụng và phân loại tia laser

Maykhoanbosch.net 2 năm trước 3695 lượt xem

Tia laser có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và ngày càng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Vậy tia laser là gì? Tia laser có những loại nào? Đặc điểm của tia laser? Ứng dụng của nó là gì? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Tia laser là tia gì?

Nhắc đến tia laser, có rất nhiều câu hỏi được đặt ra. Trong đó những câu hỏi như “tia laser là gì?”, “tia laze là ánh sáng gì?” được khá nhiều nước thắc mắc. Do đó, trong phần này, Maykhoanbosch.net sẽ giải thích kỹ hơn cho bạn về tia laser.

Laser (tên tiếng anh đầy đủ: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) là sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích. Trong đó, tia laser là một nguồn ánh sáng nhân tạo thu được thông qua sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát ra trong điều kiện kích hoạt cao độ các phần tử của môi trường vật chất.

Đặc điểm của tia laser

Mặc dù có nhiều loại nhưng nhìn chung tia laser đều sẽ có những đặc điểm sau:

Khả năng định hướng cao: đa phần các tia laser đều sẽ phát ra chùm song song nên nó có khả năng chiếu xa đến hàng nghìn km và không bị phân tán
Tính đơn sắc cao: mỗi loại tia laser đều chỉ phát ra chùm sáng có một màu duy nhất (hay một bước sóng). Nhờ vậy mà chùm laser sẽ không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường và có chiết suất khác nhau. Đây là điểm đặc biệt của tia laser mà không nguồn sáng nào có được
Tính đồng bộ cao: các photon trong chùm tia laser có tính đồng bộ cao nên có thể phát xung cực ngắn, cho phép tập trung năng lượng tia laser cực lớn trong khoảng thời gian ngắn nhanh chóng.

Cấu tạo và cách tạo ra tia laser

Các loại đèn laser hay thiết bị phát tia laser tiêu chuẩn đều sở hữu nguyên lý cấu tạo chung gồm 3 bộ phận cơ bản là: vật liệu laser hoặc môi trường hoạt chất, nguồn năng lượng bên ngoài (điện, ánh sáng) và buồng cộng hưởng quang.

Còn về nguyên tắc phát tia laser sẽ bao gồm các quy trình sau:

Khi được hiệu điện thế lớn tác động, các electron trong môi trường hoạt chất sẽ di chuyển từ mức năng lượng thấp đến mức năng lượng cao tạo nên trạng thái nghịch đảo mật độ electron
Tại mức năng lượng cao, một số electron sẽ rơi ngẫu nhiên xuống nơi có mức năng lượng thấp và giải phóng ánh sáng gọi là hạt photon
Các hạt photon sẽ chạy ra nhiều hướng khác nhau từ một nguyên tử. Khi chúng va phải những nguyên tử khác sẽ tiếp tục kích thích electron ở các nguyên tử này rơi xuống và sinh thêm các hạt photon có cùng tần số, cùng hướng bay và cùng pha. Từ đó tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng.
Sau khi bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, các hạt photon sẽ thông qua các gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng.
Một số photon thoát ra ngoài nhờ có gương bán mạ ở một đầu của vật liệu. Tia sáng đi ra chính là tia laser.

Xem thêm:

Phân loại tia laser

Trên thực tế, tia laser có khá nhiều loại và để phân biệt chúng, người ta đã dựa vào các môi trường hoạt chất để chia tia laser thành 4 loại chính là:

Laser rắn: là loại laser có tính ứng dụng cao hiện nay. Trong điều kiện tự nhiên, có khoảng 200 chất rắn có thể làm môi trường hoạt chất laser như: thủy tinh thế, vật liệu thủy tinh, trong đó, được tìm ra đầu tiên là laser ruby.
Laser lỏng: là loại chất lỏng được sử dụng làm môi trường hoạt chất. Ví dụ điển hình nhất cho loại laser này chính là laser xung nhuộm, chúng dùng thuốc nhuộm hữu cơ để làm môi trường hoạt chất.
Laser khí: loại laser mà dòng điện được phóng qua trong một môi trường chất khí dùng làm môi trường hoạt chất thì được gọi là laser khí. Loại laser này thường được sử dụng trong những trường hợp đòi hỏi ánh sáng laser có độ kết dính và chùm sáng cao.
Laser bán dẫn (laser diode): được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng làm bút chỉ bảng,, máy in laser, máy chống trộm,...

Ứng dụng của tia laser trong cuộc sống

Ứng dụng tia laser trong y học

tia laser trong y học đóng một vai trò quan trọng Nó thường được dùng làm dao mổ trong phẫu thuật, đặc biệt là phẫu thuật mắt vì có diện tích tiếp xúc nhỏ và dễ kiểm soát, điều khiển.

Ngoài ra, nó còn có tác dụng trong điều trị xương khớp. Công dụng của tia laser trong điều trị xương khớp được thể hiện rõ nét trong việc nó có thể thâm nhập sâu và rộng vào khu vực mô tổn thương ở sâu bên trong tế bào, từ đó kích thích quá trình tái tạo các mô sinh học giúp chữa lành tận gốc các cơn đau xương khớp.

Ứng dụng của tia laser trong thẩm mỹ

Tia laser cũng được sử dụng rộng rãi như một phương pháp làm tái tạo bề mặt da, làm săn chắc da, điều trị các tổn thương sắc tố trên da (mụn ruồi, tàn nhang, vết bớt, đồi mồi,...) hay xóa bỏ hình xăm,...

Tia laser được sử dụng trong ngành làm đẹp

Ứng dụng trong ngành khoa học công nghệ

Tia laser còn được sử dụng trong các nghiên cứu chuyển động Brown của các hạt. Ngoài ra, máy bắn laser còn có thể kiểm tra được các chất gây ô nhiễm có trong không khí

Ứng dụng trong quân đội

Sử dụng laser trong các công cụ tìm kiếm sẽ giúp người dùng xác định được khoảng cách đến đối tượng. Bên cạnh đó, bắn tia laser còn được dùng như một đèn chiếu sáng bí mật để theo dõi đối tượng khi trinh sát ban đêm đảm bảo độ chính xác cao.

Một số ứng dụng khác của tia laser

Tia laser được dùng như dao cắt vật liệu như: thủy tinh, thạch anh, đá quý,... để không làm hư hại bề mặt vật liệu
Trong ngành bán hàng, các loại súng laser được sử dụng để quét mã vạch
Trong xây dựng, đo đạc địa chất, thiết kế nội thất, tia laser được tích hợp trong các thiết bị đo chính xác như máy đo khoảng cách laser, máy cân bằng laser để hỗ trợ các công việc đo đạc khác nhau. Tham khảo một số sản phẩm: Máy cân bằng Bosch GCL 2-15 G, máy cân bằng laser Bosch GLL 5-50 X, máy đo khoảng cách laser GLM 400,... để hiểu chi tiết hơn

Tác hại của tia laser

Mặc dù mang đến nhiều lợi ích trong cuộc sống nhưng bất cứ sản phẩm nào cũng đều có hai mặt của nó. Tia laser vẫn có những tác hại nhất định (đặc biệt là những tổn hại đến mắt) nếu không được sử dụng đúng cách. Do đó bạn cần phải lưu ý:

Không được chiếu tia laser vào mắt vì sẽ dẫn đến tổn thương mắt, hỏng võng mạc
Trang bị kính chống tia laser khi làm việc để tránh tia laser làm hại mắt
Không cho trẻ em sử dụng đồ chơi có tia laser chiếu sáng
Đảm bảo sản phẩm, thiết bị sử dụng tia laser phải đáp ứng tiêu chuẩn của quốc tế về độ an toàn phù hợp của tia laser trong sản phẩm

Trên đây là toàn bộ những kiến thức về tia laser là gì, đặc điểm, nguyên tắc phát tia laser và các ứng dụng của nó. Hy vọng thông qua bài viết này bạn đã hiểu thêm về nó và sử dụng sao cho phù hợp nhất.