Tia laser là gì? Cấu tạo và tính ứng dụng của tia laser trong cuộc sống hiện nay

Được phát minh từ thế kỷ XX, tia laser là một loại ánh sáng có tính ứng dụng cao trong thực tế. Để tìm hiểu kỹ hơn tia laser là gì, có tác dụng ra sao, xin mời bạn cùng theo dõi chi tiết hơn ở trong bài viết dưới đây. 

Tia laser là gì?

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) là một công nghệ ánh sáng mạnh mẽ được tạo ra thông qua quá trình khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát ra trong môi trường vật chất. Quá trình này xảy ra trong một môi trường kích hoạt cao độ, tạo ra dải ánh sáng gọi là tia laser. 

Tính chất đặc biệt của laser là khả năng tạo ra ánh sáng có một bước sóng cụ thể, giúp tia laser có độ tập trung và đồng nhất cao. Tính ứng dụng của công nghệ laser rất đa dạng từ lĩnh vực y tế, công nghiệp, khoa học đến truyền thông và giải trí. Công nghệ laser đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực nhờ vào khả năng chính xác và hiệu suất cao của nó.

Cấu tạo và nguyên tắc phát tia laser 

Cấu tạo của laser

Bên cạnh thông tin tia laser là gì thì cấu tạo của tia laser cũng là điều mà nhiều bạn quan tâm. Laser hay thiết bị phát tia laser thường bao gồm ba bộ phận cơ bản như sau: 

• Vật liệu laser hoặc môi trường hoạt chất: Đây là môi trường chứa các hạt chất được kích thích bằng nguồn năng lượng bên ngoài để tạo ra sự đảo ngược dòng điện chuyển động electron. Trong môi trường này, quá trình phát xạ tự phát và kích thích của các hạt lượng tử photon, dẫn đến hiện tượng khuếch đại quang học. Các loại vật liệu như chất bán dẫn, thuốc nhuộm hữu cơ, khí và vật liệu rắn thường được sử dụng làm vật liệu phát quang. 
• Nguồn năng lượng bên ngoài (ánh sáng, điện): Là nguồn năng lượng đủ lớn để tác động lên các hạt điện tích trong môi trường hoạt chất và kích thích vào hệ thống.
• Buồng cộng hưởng quang: Buồng cộng hưởng quang chứa gương phản xạ và gương bán phản xạ ở hai đầu, tạo điều kiện để các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất nhiều lần, tăng mật độ hạt photon. Quá trình này làm cho sự khuếch đại của tia laser trở nên hiệu quả và mạnh mẽ.

Nguyên tắc phát tia laser 

Nguyên tắc phát tia laser dựa trên các hiện tượng về quang học và tương tác của ánh sáng với vật liệu laser. Dưới đây là mô tả chi tiết về nguyên tắc phát tia laser:

• Môi trường hoạt chất trong laser được kích thích bởi hiệu điện thế lớn, khiến cho các electron di chuyển từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao, tạo ra trạng thái nghịch đảo mật độ electron.
• Các electron ở trạng thái nghịch đảo có khả năng rơi ngẫu nhiên xuống mức năng lượng thấp, kèm theo đó là việc phát xạ photon tạo nên ánh sáng.
• Các photon phát ra sẽ va chạm với các nguyên tử khác, kích thích electron ở các nguyên tử này, tạo thêm các photon cùng tần số, pha và hướng bay. Quá trình này tạo ra một phản ứng dây chuyền khuếch đại ánh sáng, làm tăng độ mạnh của tia laser.
• Các photon bị phản xạ lại nhiều lần trong vật liệu, chủ yếu là nhờ sự phản xạ qua các gương trong buồng cộng hưởng quang. Sự phản xạ này giúp tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng, làm cho tia laser trở nên mạnh mẽ hơn.
• Một số photon cuối cùng thoát ra ngoài qua gương bán mạ ở một đầu của vật liệu. Tia sáng đi ra chính là tia laser với đặc tính là đồng nhất, tập trung cao và có thể chủ động được hướng đi.

Các loại laser phổ biến hiện nay 

Tia laser là gì? Có những loại tia laser nào? Có nhiều loại tia laser, mỗi loại được tạo ra từ các môi trường hoạt chất khác nhau. Dưới đây là mô tả về một số loại laser phổ biến:

• Laser rắn: Sử dụng các chất rắn làm môi trường hoạt chất như vật liệu thủy tinh, thủy tinh thể. Ví dụ như laser ruby - loại laser đầu tiên được tìm ra và có ứng dụng rộng rãi.
• Laser lỏng: Sử dụng chất lỏng làm môi trường hoạt chất, ví dụ như thuốc nhuộm hữu cơ.
• Laser khí: Loại này thường được ứng dụng ở trong những môi trường cần ánh sáng laser có độ kết dính và chùm sáng cao. Các loại laser khí thường được sử dụng trong khoa học, công nghiệp và chẩn đoán y học.
• Laser bán dẫn: Hay còn được gọi là laser diot. Loại laser này được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày như sản xuất máy in laser, đọc đĩa Compact, máy chống trộm,...

Ứng dụng của tia laser trong cuộc sống hiện nay

Tia laser được ứng dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực của đời sống con người. Dưới đây là một số ứng dụng của tia laser:

• Ứng dụng trong lĩnh vực y học: Trong lĩnh vực y học, tia laser đã trở thành một dụng cụ quan trọng trong phẫu thuật, giúp cho bác sĩ thực hiện các ca mổ một cách chính xác và an toàn hơn. Ngoài ra, tia laser được sử dụng để phục hồi thị giác, điều trị các bệnh về võng mạc,...
• Ứng dụng trong lĩnh vực thẩm mỹ: Trong lĩnh vực thẩm mỹ, tia laser được ứng dụng tái tạo tế bào da, làm săn chắc da và điều trị các vấn đề về sắc tố như tàn nhang, đồi mồi,...
• Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng: Tia laser được sử dụng để cắt các vật liệu cứng như thạch anh và thủy tinh. Súng laser được tích hợp vào các thiết bị quét mã vạch và máy đo khoảng cách trong xây dựng, hỗ trợ các công việc liên quan đến đo đạc. 
• Ứng dụng trong lĩnh vực khoa học và công nghệ: Tia laser đóng một vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu chuyển động Brown của các hạt và đo lường chất gây ô nhiễm trong không khí.
• Ứng dụng trong quân đội: Tia laser và máy bắn tia laser được sử dụng để xác định khoảng cách mục tiêu.

Tác hại của tia laser 

Mặc dù có tính ứng dụng cao nhưng nếu sử dụng tia laser không đúng cách có thể gây ra những tác hại nguy hiểm. Việc chiếu trực tiếp tia laser vào mắt gây tổn thương đến võng mạc và các cấu trúc khác của mắt. Tia laser có thể dẫn đến mất thị lực, giảm khả năng nhìn rõ và thậm chí làm hỏng mắt khi chiếu trực tiếp hoặc tiếp xúc trong một thời gian. Vì thế, khi sử dụng các loại đồ dùng, vật dụng có tia laser, bạn cần chú ý kiểm tra mức độ an toàn của sản phẩm nhé!

Tạm kết 

Laser là một loại tia có tính ứng dụng cao trong đời sống con người hiện nay. Mong rằng những chia sẻ trong bài viết trên đây hữu ích, giúp cho bạn hiểu hơn về laser là gì và cách sử dụng tia laser an toàn, hiệu quả nhất. 

Xem thêm:

• Máy cân bằng laser là gì? Có những loại máy cân bằng laser nào trên thị trường hiện nay?
• Tìm hiểu về khái niệm máy đo khoảng cách laser và các ứng dụng phổ biến của nó

Có thể thấy, tia laser được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực của đời sống. Tại FPT Shop cũng có đa dạng các sản phẩm công nghệ cao sử dụng tia laser, hỗ trợ tối ưu công việc. Xem và mua ngay tại đây. 

• Máy in