Tiến Sĩ Cơ sở toán học của phân lớp

2
NỘI DUNG:
 Cơ sở động học của laser
 Các loại laser
 Ứng dụng của laser
CƠ SỞ ĐỘNG HỌC VÀ ỨNG DỤNG CỦA LASER
LASER - Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation –
Khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức6/8/2015 3
CƠ SỞ ĐỘNG HỌC CỦA LASER
 Lý thuyết của Albert Einstein về sự hấp thụ và bức xạ
-Khi hệ vật chất tồn tại ở trạng thái cân bằng nhiệt động, không chịu tác động của
kích thích từ bên ngoài, hệ ở mức năng lượng thấp nhất, gọi là mức NL cơ bản.
-Khi hệ vật chất chịu tác động của kích thích từ bên ngoài ( bức xạ trường điện từ:
ánh sáng, nhiệt độ ) hệ chuyển lên các mức năng lượng cao hơn, gọi là các mức
kích thích.
- Theo Albert Einstein có 3 loại dịch chuyển giữa các mức năng lượng tương
ứng với 3 quá trình:
+ Hấp thụ
+ Bức xạ tự phát
+ Bức xạ cưỡng bức (cảm ứng)4
ã Hấp thụ hay phát xạ của vật chất đều là kết quả của sự chuyển trạng thái của
nguyên tử từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác.
ã Xét một đơn vị thể tích khối chất
 Khi trạng thái của nguyên tử chuyển từ mức năng lượng thấp W
i
lên mức
năng lượng cao hơn W
k
thì hệ xảy ra hấp thụ.
 Khi trạng thái của nguyên tử chuyển từ mức năng lượng cao W
k
xuống
mức có năng lượng thấp hơn W
i
thì hệ xảy ra bức xạ.
 Khi đó tần số của bức xạ thỏa mãn:
k i
ki
W W
h



W
i
W
k
Sự hấp thụ
W
i
W
k
Sự bức xạ
 Lý thuyết của Albert Einstein về sự hấp thụ và bức xạ
CƠ SỞ ĐỘNG HỌC CỦA LASER6/8/2015 5
 Quá trình hấp thụ : Khi hệ vật chất chịu tác động của trường điện từ bên ngoài
- Các nguyên tử ở mức năng lượng thấp có thể hấp thụ photon của trường điện từ bên
ngoài để chuyển lên mức năng lượng cao hơn.
(t) ( ).B . (t).dt (1)
k ki ik i
dN N
 

Là xác suất hấp thụ ( ).B
ki ik
 
- Xét một đơn vị thể tích khối chất.
- Gọi số nguyên tử ở trạng thái k ở thời điểm t là N
k
(t)
- Gọi mật độ năng lượng bức xạ kích thích bên ngoài có tần số là ki

( )
ki
 
(Mật độ năng lượng bức xạ kích thích đặc trưng cho ảnh hưởng bởi trường điện từ
bên ngoài)
 Lý thuyết của Albert Einstein về sự hấp thụ và bức xạ
CƠ SỞ ĐỘNG HỌC CỦA LASERXét một đơn vị thể tích khối chất.
Gọi số nguyên tử ở trạng thái k tại thời điểm t là N
k
(t)
Gọi A
ki
là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào khả năng chuyển dời giữa 2 mức đó
(Đây chính là xác suất chuyển dời từ mức k về mức i)
.
(t) . (t).
(t)
. (t) (0). (2) ki
k ki k
A t k
ki k k
k
dN A N dt
dN
A dt N N e
N

 
    
N
k
(0) là số nguyên tử ở mức k tại thời điểm t=0
 Quá trình bức xạ
 Bức xạ tự phát: không ảnh hưởng bởi trường điện từ bên ngoài
 Lý thuyết của Albert Einstein về sự hấp thụ và bức xạ
CƠ SỞ ĐỘNG HỌC CỦA LASER