Bài tập về Laze
Lý thuyết
1. Khái niệm, đặc điểm
- Khái niệm: Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng có cường độ lớn dựa vào hiện tượng phát xạ cảm ứng.
- Đặc điểm:
+) có tính đơn sắc rất cao
+) là chùm sáng kết hợp ( cùng tần số, cùng pha)
+) là chùm sáng song song ( có tính định hướng cao)
+) có cường độ lớn
2. Nguyên tắc hoạt động
- Nguyên tắc hoạt động quang trọng nhất của laze là sự phát xạ cảm ứng. phát xạ cảm ứng là hiện tượng: Nếu một nguyên tử đang ở trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng ε = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ε' = ε bay lướt qua nó thì lập tứ nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ε. Phôtôn ε bay cùng phương với phôtôn ε'. Ngoài ra sóng điện từ ứng với phôtôn ε cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ε'. Như vậy nếu có một phôtôn bay qua một loạt các nguyên tử đang ở trạng thái kích thích thí số phôtôn tăng lên theo cấp số nhân. Các phôtôn này cùng năng lượng, cùng phương, cùng pha dao động.
3. Ứng dụng
- Y học: sử dụng làm dao mổ trong các phẫu thuật tinh vi, chữa một số bệnh ngoài ra nhờ tác dụng nhiệt.
- Thông tin liên lạc: liên lạc vô tuyến ( vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển các con tàu vũ trụ,...), truyền tin bằng cáp quang, đọc đĩa CD,...
- Công nghiệp: cắt, khoan,... chính xác.
- Trắc địa: đo khoảng cách, tam giác đạc, ngắm đường thẳng,...
Bài tập tự luyện (có hướng dẫn giải)
Câu 1: 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
Hướng dẫn giải:
- Tia laze là ánh sáng kết hợp; Tia laze rất đơn sắc; Chùm tia laze rất song song;
- Chùm tia laze có năng lượng có thể nhỏ nhưng do thời gian mỗi xung và diện tích tập trung rất nhỏ nên mật độ công suất (hay cường độ) rất lớn I = P/S
Chọn đáp án D
Câu 2: 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
Hướng dẫn giải:
- Trong laze rubi có sự biến đổi năng lượng từ quang năng sang quang năng.
Chọn đáp án A
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
Hướng dẫn giải:
- Màu do một laze phát ra là màu đơn sắc do tia laze rất đơn sắc.
Chọn đáp án D
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
Hướng dẫn giải:
- Tia laze rất đơn sắc nên không bị tán sắc khi qua lăng kính.
Chọn đáp án B
Câu 5: Hiệu suất của một laze:
A lớn hơn 100% B. nhỏ hơn 100%
C. bằng 100% D. rất lơn so với 100%
Hướng dẫn giải:
- Hiệu suất của một laze nhỏ hơn 100%.
Chọn đáp án B
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
Hướng dẫn giải:
- Các loại laze:
+ Laze khí (laze He-Ne, laze CO2)
+ Laze rắn (laze Rubi)
+ Laze bán dẫn (laze Ga-Al-As)
Chọn đáp án C
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
Hướng dẫn giải:
- 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.
Chọn đáp án B
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 37oC. Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1s là:
A. 2,3 mm3 B. 3,9 mm3
C. 3,1 mm3 D. 1,6 mm3
Hướng dẫn giải:
- Gọi m là khối lượng nước đã bốc hơi thì nhiệt lượng cần cung cấp để bốc hơi m lượng nước là:
Q = P.t = m.c.∆t° + m.L
- Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1 s là:
Chọn đáp án C
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=30oC. 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=1535oC. Thời gian khoan thép là
A. 2,3 s B. 0,58 s
C. 1,2 s D. 0,42 s
Hướng dẫn giải:
- Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng thép và môi trường xung quanh. Nhiệt lượng cần truyền là:
- Thời gian khoan thép là: t = Q/P = 5,8/10 = 0,58 s
Chọn đáp án B
Câu 10: Cho nguồn laze phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,45µm với công suất 1,2W. Trong mỗi giây, số photon do chùm sáng phát ra là:
A. 4,42.1012 photon/s
B. 4,42.1018 photon/s
C. 2,72.1012 photon/s
D. 2,72.1018 photon/s
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án D
Câu 11: Laze A phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,45 μm với công suất 0,8W. Laze B phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,60 μm với công suất 0,6 W. Tỉ số giữa số phôtôn của laze B và số phôtôn của laze A phát ra trong mỗi giây là:
A. 1. B. 20/9.
C. 2. D. 3/4.
Hướng dẫn giải:
- Ta có:
Chọn đáp án A
Câu 12: Một laze có công suất 10 W làm bốc hơi một lượng nước ở 30°C. Biết rằng nhiệt dung riêng của nước là c = 4,18 kJ/kg.độ, nhiệt hóa hơi của nước L = 2260kJ/kg, khối lượng riêng của nước D = 1000kg/m3. Thể tích nước bốc hơi được trong khoảng thời gian 1s là:
A. 3,9 mm3. B. 4,4 mm3.
C. 5,4 mm3. D. 5,6 mm3.
Hướng dẫn giải:
- Trong 1 giây thì năng lượng khối nước nhận được là: E = P.t = 10 J
- Năng lượng này dùng để làm sôi nước và hóa hơi nước nên:
E = Qsôi + Qhóa hơi = mc.Δt + mL
- Mà m = V.D
Chọn đáp án A
Câu 13: 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 một chùm sáng là d = 1 mm. Bề dày của tấm thép là e = 2 mm. Nhiệt độ ban đầu là t0 = 30°C. Khối lượng riêng của thép: ρ = 7 800 kg/m3. Nhiệt dung riêng của thép: c = 448 J/kg.độ. Nhiệt nóng chảy riêng của thép: λ = 270 kJ/kg. Điểm nóng chảy của thép: Tc = 1 535°C. Bỏ qua mọi hao phí. Tính thời gian khoan thép.
A. 2,16 s B. 1,16 s
C. 1,18 s D. 1,26 s
Hướng dẫn giải:
- Năng lượng của tia laze được sử dụng để làm tăng nhiệt độ của thép và làm nóng chảy nó nên:
Chọn đáp án B
Câu 14: Dùng chùm tia laze có công suất P = 10 W để nấu chảy khối thép có khối lượng 1 kg. Nhiệt độ ban đầu của khối thép t0 = 30°, nhiệt dung riêng của thép c = 448J/kg.độ, nhiệt nóng chảy của thép L = 270 kJ/kg, điểm nóng chảy của thép Tc = 1535°C. Coi rằng không bị mất nhiệt lượng ra môi trường. Thời gian làm nóng chảy hoàn toàn khối thép là:
A. 26 h. B. 0,94 h.
C. 100 h. D. 94 h.
Hướng dẫn giải:
- Nhiệt lượng tia Laze cần cung cấp vừa để làm nhiệt độ thanh thép tăng lên đến điểm nóng chảy và vừa để thanh thép nóng chảy nên:
Chọn đáp án A
Câu 15: Dùng laze CO2 có công suất P = 10 W để làm dao mổ. Khi tia laze được chiếu vào vị trí cần mổ sẽ làm cho nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Biết chùm laze có bán kính r = 0,1 mm và di chuyển với vận tốc v = 0,5cm/s trên bề mặt của mô mềm. Biết thể tích nước bốc hơi trong 1 s là 3,5 mm3. Chiều sâu cực đại của vết cắt là:
A. 1 mm. B. 2 mm.
C. 3,5 mm. D. 4 mm.
Hướng dẫn giải:
- Chiều sâu cực đại của vết cắt là:
Chọn đáp án C
Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:
30 bài tập về Điện từ trường (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 bài tập về tia X (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 bài tập về Lý thuyết Con lắc lò xo (2024) có đáp án chi tiết nhất
80 bài tập về phản ứng phân hạch. phản ứng nhiệt hạch (có đáp án)
