Laser là gì? Ứng dụng và nguyên lý hoạt động của Laser

Chắc hẳn trong số chúng ta, ai cũng đã từng ít nhất một lần nghe đến từ “Laser“, phải không nào? Từ ánh sáng laser kỳ ảo trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, cho đến chiếc bút chiếu laser nhỏ gọn mà chúng ta hay sử dụng. Vậy Laser thực chất là gì, chúng hoạt động như thế nào và được ứng dụng ra sao trong đời sống? Hôm nay, hãy cùng thầy cô tìm hiểu nhé!

Laser là gì?

Laser là viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“, có nghĩa là “Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích“.

Nói một cách dễ hiểu hơn, Laser là một nguồn sáng đặc biệt, trong đó các photon (hạt ánh sáng) được phát ra theo một hướng nhất định và có cùng một năng lượng, tạo nên một chùm sáng có tính định hướng cao, độ đơn sắc và độ kết hợp rất tốt.

Nguyên lý hoạt động của Laser

Để hiểu rõ hơn Laser là gì, chúng ta cần tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của nó. Quá trình tạo ra tia Laser dựa trên hiện tượng phát xạ kích thích. Hiện tượng này xảy ra khi một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích (có năng lượng cao hơn mức năng lượng cơ bản), gặp một photon có năng lượng bằng đúng hiệu năng lượng giữa hai mức năng lượng của nguyên tử.

Lúc này, nguyên tử sẽ bị kích thích và phát ra một photon thứ hai có cùng tần số, pha, hướng và trạng thái phân cực với photon ban đầu. Quá trình này diễn ra liên tục và tạo ra một chuỗi phản ứng khuếch đại ánh sáng, từ đó tạo thành chùm tia Laser.

Để tạo ra môi trường phát xạ kích thích, người ta sử dụng một buồng cộng hưởng quang học. Buồng cộng hưởng này bao gồm hai gương đặt song song với nhau, trong đó một gương phản xạ hoàn toàn và một gương phản xạ một phần. Các photon sau khi được phát xạ kích thích sẽ bị phản xạ qua lại nhiều lần giữa hai gương, tạo điều kiện cho quá trình khuếch đại ánh sáng diễn ra mạnh mẽ hơn.

Đặc điểm của tia Laser

Tia Laser sở hữu những đặc điểm khác biệt so với ánh sáng thông thường, đó là:

• Tính định hướng cao: Chùm tia Laser gần như là song song, có thể chiếu xa mà không bị tỏa rộng.
• Độ đơn sắc cao: Tia Laser chỉ chứa một bước sóng duy nhất, tạo nên một màu sắc rất tinh khiết.
• Độ kết hợp cao: Các photon trong chùm tia Laser dao động cùng pha với nhau, tạo nên một chùm sáng có tính kết hợp rất tốt.

Chính những đặc điểm này đã tạo nên sự khác biệt và ứng dụng rộng rãi của Laser trong nhiều lĩnh vực.

Ứng dụng của Laser

Laser có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và khoa học kỹ thuật, có thể kể đến như:

Trong y học:

• Phẫu thuật: Tia Laser được sử dụng như một “dao mổ” chính xác, ít xâm lấn trong các ca phẫu thuật mắt, da liễu, …
• Điều trị: Laser được ứng dụng trong điều trị ung thư, sỏi thận, …
• Chẩn đoán: Laser được sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh như máy chụp cộng hưởng từ (MRI), máy đo đường huyết, …

Trong công nghiệp:

• Cắt, hàn, khắc: Tia Laser có năng lượng cao, tập trung, có thể cắt, hàn, khắc chính xác trên nhiều vật liệu khác nhau.
• Đo đạc: Tia Laser được ứng dụng trong các thiết bị đo đạc khoảng cách, đo độ cao, đo tốc độ, …

Trong đời sống:

• Truyền thông tin: Laser được sử dụng trong cáp quang để truyền tải thông tin với tốc độ cao.
• Lưu trữ thông tin: Laser được ứng dụng trong đĩa CD, DVD để lưu trữ dữ liệu.
• Giải trí: Laser được sử dụng trong các buổi biểu diễn ánh sáng, đèn laser, …

Kết luận

Laser là một phát minh khoa học vĩ đại, có ý nghĩa to lớn đối với đời sống con người. Hy vọng qua bài viết này, các em đã hiểu rõ hơn về Laser là gì, nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng của nó.

Các em có muốn tìm hiểu thêm về loại tia Laser nào đặc biệt không? Hãy để lại bình luận bên dưới nhé!