Giáo án Vật Lí 12 Bài 34: Sơ lược về laze mới nhất

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Chiếu tia laze cho hs quan sát.

GV giới thiệu và đi vào bài mới.

- HS đưa ra phán đoán

SƠ LƯỢC VỀ LAZE

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)

Mục tiêu:

- Trả lời được câu hỏi: Laze là gì?

- đặc điểm của chùm sáng do laze phát ra.

- hiện tượng phát xạ cảm ứng.

- Nêu được một vài ứng dụng của laze..

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Laze là phiên âm của tiếng Anh LASER (Light Amplifier by Stimulated Emission of Radiation): Máy khuyếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng.

- Y/c HS đọc Sgk và trình bày sự phát xạ cảm ứng là gì?

- Thông qua đó để hiểu rõ các đặc điểm của tia Laze.

- Laze rubi (hồng ngọc) là Al₂O₃ có pha Cr₂O₃. Ánh sáng đỏ của hồng ngọc do ion crôm phát ra khi chuyển từ trạng thái kích thích → cơ bản.

- Laze rubi hoạt động như thế nào?

- Chúng ta có những loại laze nào?

- Lưu ý: các bút laze là laze bán dẫn.

- Ghi nhận về Laze và các đặc điểm của nó.

- HS nghiên cứu Sgk và trình bày sự  phát xạ cảm ứng.

- Cùng năng lượng →cùng f (λ) → tính đơn sắc cao.

- Bay theo một phương → tính định hướng cao.

- Các sóng điện từ  phát ra đều cùng pha → tính kết hợp cao.

- Các phôtôn bay theo 1 hướng rất lớn → cường độ rất lớn.

- HS đọc Sgk và nêu cấu tạo của Laze rubi.

- Dùng một đèn phóng điện xenon chiếu sáng rất mạnh thanh rubi và đưa một số ion crôm lên trạng thái kích thích. Nếu có một số ion crôm phát sáng theo phương  ⊥ với hai gương và làm cho một loạt ion crôm phát xạ cảm ứng. Ánh sáng sẽ được khuyếch đại lên nhiều lần. Chùm tia laze được lấy ra từ gương G₂.

- HS nêu 3 loại laze chính.

I. Cấu tạo và hoạt động của Laze

1. Laze là gì?

- Laze là một nguồn phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng của hiện tượng phát xạ cảm ứng.

- Đặc điểm:

+ Tính đơn sắc.

+ Tính định hướng.

+ Tính kết hợp rất cao.

+ Cường độ lớn.

2. Sự phát xạ cảm ứng (Sgk)

3. Cấu tạo của laze

- Xét cấu tạo của laze rubi.

+ Thanh rubi hình trụ (A), hai mặt được mài nhẵn và vuông góc với trục của thanh.

+ Mặt 1 mạ bạc trở thành gương phẳng G₁ có mặt phản xạ quay vào trong.

+ Mặt (2) là mặt bán mạ, trở thành gương phẳng G₂ có mặt phản xạ quay về G₁. Hai gương G₁ // G₂.

4. Các loại laze

- Laze khí, như laze He – Ne, laze CO₂.

- Laze rắn, như laze rubi.

- Laze bán dẫn, như laze Ga – Al – As.

- Y/c Hs đọc sách và nêu một vài ứng dụng của laze.

- HS đọc Sgk, kết hợp với kiến thức thực tế để nêu các ứng dụng.

II. Một vài ứng dụng của laze

- Y học: dao mổ, chữa bệnh ngoài da…

- Thông tin liên lạc: sử dụng trong vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin bằng cáp quang…

- Công nghiệp: khoan, cắt..

- Trắc địa: đo khoảng cách, ngắm đường thẳng…

- Trong các đầu đọc CD, bút chỉ bảng…

HOẠT ĐỘNG 3:  Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Câu 1: Trong laze rubi có sự biến đổi năng lượng từ dạng nào sang quang năng?

A. Quang năng                                            

B. Hiện tượng cảm ứng điện từ

C. Nhiệt năng                                              

D. Điện năng

Câu 2: Tia laze không có đặc điểm

A. độ định hướng cao.                                

B. độ đơn sắc cao

C. cường độ lớn.                                        

D. công suất trung bình có giá trị lớn

Câu 3: Màu do một laze phát ra

A. màu trắng.                                              

B. hỗn hợp hai màu đơn sắc

C. hỗn hợp nhiều màu đơn sắc.                 

D. màu đơn sắc

Câu 4: Tìm phát biểu sai về tia laze

A. tia laze có tính định hướng cao.            

B. tia laze bị tán sắc khi qua lăng kính

C. tia laze là chùm sáng kết hợp.               

D. tia laze có cường độ lớn.

Câu 5: Hiệu suất của một laze

A lớn hơn 100%                                         

B. nhỏ hơn 100%

C. bằng 100%                                             

D. rất lơn so với 100%

Câu 6: Tìm phát biểu sai. Các loại laze thông thường đã được sản xuất là

A. laze rắn.                                                  

B. laze khí.

C. laze lỏng.                                                

D. laze bán dẫn.

Câu 7: Laze không được ứng dụng

A. làm dao mổ trong y học

B. xác định tuổi cổ vật trong ngành khảo cổ học

C. để truyền tin bằng cáp quang

D. đo các khoảng cách trong ngành trắc địa

Câu 8: Người ta dùng một laze CO₂ có công suất 8 W để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ nào sẽ làm cho nước của phần mô ở chỗ dod bốc hơi và mô bị cắt. Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng và nhiệt hóa hơi của nước là: c= 4,18 kJ/kg.K, ρ=10³ kg/m³, L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ ban đầu của nước là 37^oC. Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1 s là

A. 2,3 mm³                        

B. 3,9 mm³                      

C. 3,1 mm³                    

D. 1,6 mm³

Câu 9: 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 mm, bề dày của tấm thep h = 1 mm. Nhiệt độ ban đầu là t₁ = 30^oC. Biết: Khối lượng riêng của thép, ρ =  7800 kg/m³; nhiệt dung riêng của thép là c = 448 J/kg.K ; nhiệt nóng chảy riêng của thép λ = 270 kJ/kg ; điểm nóng chảy của thép t₂ = 1535^oC. Thời gian khoan thép là

A. 2,3 s                              

B. 0,58 s                          

C. 1,2 s                         

D. 0,42 s

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Yêu cầu HS thảo luận:

Sự phát xạ cảm ứng là gì? Tại sao có thể khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng?

- GV chia  nhóm yêu cầu hs trả lời trong thời gian 5 phút:

- GV Phân tích nhận xét, đánh giá, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh.

Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- HS sắp xếp theo nhóm, chuẩn bị bảng phụ và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV

Báo cáo kết quả hoạt  động và thảo luận

- Hiện tượng phát xạ cảm ứng: là hiện tượng khi một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một photon có năng lượng ε = hf, bắt gặp một photon có năng lượng ε’ = 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’.

- Có thể khuếch đại ánh sáng dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng vì số photon trong chùm ánh sáng tăng lên theo cấp số nhân.

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức.

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Một vài ứng dụng của laze.

Gợi ý:

Ứng dụng của laze:

   + Trong y học: lợi dụng khả năng tập trung năng lượng của chùm tia laze vào một vùng rất nhỏ, người ta dùng tia laze như một con dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi như mắt, mạch máu...Ngoài ra người ta sử dụng tác dụng nhiệt của tia laze chữa một số bệnh ngoài da.

   + Trong công nghiệp: dùng trong các việc như khoan, cắt, tôi chính xác trên nhiều chất liệu như kim loại, compozit,…mà không thể thực hiện bằng các phương pháp cơ học.

   + Trong trắc địa: lợi dụng tính định hướng cao để đo khoảng cách, ngắm đường thẳng.

   + Trong thông tin liên lạc: do có tính định hướng và tần số rất cao nên tia laze có ưu thế đặc biệt trong liên lạc vô tuyến (định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vụ trụ). Tia laze có tính kết hợp và cường độ cao nên được sử dụng rất tốt trong việc truyền tin bằng cáp quang.

   + Dùng trong các đầu lọc đĩa CD, bút chỉ bảng.