Tia Laser là gì? Tác dụng và tác hại của tia Laser trong đời sống

Tia laser, hay laze là tia sáng thường phát ra trong các thiết bị sử dụng công nghệ laser. Loại tia sáng này được ứng dụng rất nhiều trong đời sống của chúng ta từ các vật dụng trong nhà như đầu đĩa CD đến các thiết bị y học, công nghệ tiên tiến. Vậy tác hại của tia laser là gì?  Cùng chúng mình tìm hiểu về tác dụng cũng như tác hại của loại tia này qua bài viết dưới đây nhé!

Tia Laser là gì?

Tia laser, hay còn được gọi là tia laze, là tia sáng do thiết bị laser phát ra có tính định hướng, kết hợp cũng như cường độ ánh sáng cao hơn tia sáng thông thường. Một ví dụ điển hình của tia laser là bút laser đỏ, những tia sáng đỏ do bút phát ra chính là tia laser.

Laser là gì? Laser là một thiết bị phát ra chùm ánh sáng kết hợp thông qua quá trình khuếch đại quang học. Có nhiều loại laser bao gồm laser khí, laser sợi quang, laser trạng thái rắn, laser nhuộm, laser diode và laser excimer. Tất cả các loại laser này đều sở hữu những đặc điểm chung, nguyên lý hoạt động cũng như cấu tạo cơ bản.

Laser còn là từ viết tắt của thuật ngữ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, có nghĩa là sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích.

Cấu tạo laser

Cấu tạo đèn laser hay thiết bị phát laser tiêu chuẩn sẽ có 3 bộ phận cơ bản:

• Vật liệu laser hoặc môi trường hoạt chất: môi trường hoạt chất được kích thích bởi nguồn năng lượng bên ngoài (nguồn bơm) để tạo ra sự đảo ngược dòng chuyển động eletron. Trong môi trường khuếch đại, sự phát xạ tự phát và kích thích của các photon diễn ra, dẫn đến hiện tượng khuếch đại quang học. Chất bán dẫn, thuốc nhuộm hữu cơ, khí, vật liệu rắn thường được sử dụng làm vật liệu phát quang.
• Nguồn năng lượng bên ngoài: nguồn năng lượng này cung cấp năng lượng cần thiết cho sự đảo ngược dân số và phát xạ kích thích vào hệ thống.
• Buồng cộng hưởng quang: về cơ bản cung cấp quy trình phát xạ mô phỏng. Nó được gây ra bởi các photon tốc độ cao. Cuối cùng, một chùm tia laser sẽ được tạo ra.

Khi chế đèn laser công suất cao hoặc thấp, cấu tạo của đèn laser sẽ luôn có hai cái gương. Một gương là phản chiếu toàn phần và một gương là phản chiếu một phần. Cả hai gương được thiết lập trên trục quang, song song với nhau. Môi trường hoạt động được sử dụng trong khoang quang học giữa cả hai gương.

Nguyên tắc phát tia laser

Như bạn đã biết về tia laze là gì cũng như cấu tạo của laser, nguyên lý hoạt động của tia laser cũng tương tự như các loại ánh sáng khác. Một tia laser được tạo ra khi các electron trong nguyên tử trong môi trường thủy tinh, tinh thể hoặc hỗn hợp khí đặc biệt, hấp thụ năng lượng từ dòng điện hoặc tia laser khác. Các electron bị kích thích chuyển từ quỹ đạo năng lượng thấp hơn sang quỹ đạo năng lượng cao hơn xung quanh hạt nhân nguyên tử. Khi chúng trở về trạng thái bình thường của chúng, các electron phát ra các photon (hạt ánh sáng).

Các loại laser

Laser được phân thành 4 loại dựa trên loại môi trường sử dụng:

Laser rắn: là laser sử dụng chất rắn như vật liệu thủy tinh hoặc tinh thể làm môi trường hoạt chất. Laser rắn đầu tiên được phát mình ra là laser ruby và loại laser này được sử dụng trong một số ứng dụng ngày nay.

Laser khí: là một loại tia laser trong đó một dòng điện được phóng qua một chất khí bên trong môi trường hoạt chất để tạo ra ánh sáng laser. Laser khí được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi ánh sáng laser với chất lượng chùm tia rất cao và độ dính kết cao.

Laser lỏng: laser sử dụng chất lỏng làm môi trường hoạt chất được gọi là tia laser lỏng. Một ví dụ điển hình của laser lỏng chính là laser xung nhuộm – loại laser này sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ làm môi trường hoạt chất.

Laser bán dẫn: đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Những laser này rất rẻ, kích thước nhỏ gọn và tiêu thụ năng lượng thấp. Laser bán dẫn còn được gọi là điốt laser.Laser bán dẫn khác với laser trạng thái rắn. Trong laser trạng thái rắn, năng lượng ánh sáng được sử dụng làm nguồn bơm trong khi đó laser bán dẫn dùng năng lượng điện được sử dụng làm nguồn bơm.

Tia laze có đặc điểm gì?

Tia laze hay laser có 4 đặc điểm/ tính chất khác biệt với ánh sáng thông thường, đó là:

Tính kết hợp

Sóng ánh sáng của các nguồn sáng thông thường có nhiều bước sóng. Do đó, các photon phát ra từ các nguồn sáng thông thường lệch pha nhau. Do đó, ánh sáng thông thường là không kết hợp hay đồng nhất được. Mặt khác, sóng ánh sáng của tia laser chỉ có một bước sóng. Do đó, tất cả các photon phát ra từ ánh sáng laser đều cùng pha nên có thể kết hợp với nhau được.

Tính định hướng

Trong các nguồn sáng thông thường, các photon sẽ truyền theo hướng ngẫu nhiên. Do đó, các nguồn sáng này phát ra ánh sáng theo mọi hướng. Trong khi các tia laser có chiều rộng rất hẹp và chỉ phát ra ánh sáng theo một hướng. Điều này làm cho tia laser có tính định hướng cao.

Tính đơn sắc

Tia laze có tính đơn sắc rất cao vì tất cả các photon phát ra có cùng năng lượng, tần số hoặc bước sóng. Do đó, sóng ánh sáng của laser có duy nhất 1 bước sóng hoặc màu đơn và bao phủ một phạm vi tần số hoặc bước sóng rất hẹp

Cường độ cao

Cường độ của tia sáng được đo bằng cách tính tổng năng lượng trên một đơn vị thời gian chảy qua một đơn vị diện tích bình thường. Trong một nguồn sáng thông thường, ánh sáng trải đều theo mọi hướng.

Trong laser, ánh sáng lan truyền trong vùng không gian nhỏ và trong một phạm vi bước sóng nhỏ. Do đó, tất cả năng lượng tập trung vào một vùng hẹp nên  ánh sáng laser có cường độ lớn hơn ánh sáng thông thường.

Tác dụng và tác hại của tia Laser trong đời sống

Tia laser có tác dụng gì?

Laser là một trong những phát minh quan trọng nhất của thế kỷ 20 và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và sản phẩm khác nhau. Đèn laze được sử dụng đầu tiên trong máy quét sản phẩm vào những năm 1970 trong các cửa hàng tạp hóa địa phương. Thành tựu lớn tiếp theo cho công nghệ laser là đầu đĩa CD.

Ngày nay, laser được sử dụng trong mọi lĩnh vực từ bệnh viện đến chiến trường, điện tử, nhà máy. Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng của laser:

Ứng dụng của laser trong y học

• Trong y học, máy laser để làm dao mổ vì tia laser có thể được điều khiển và có diện tích tiếp xúc nhỏ như vậy, nên nó rất lý tưởng để cắt và kiểm soát độ sâu khi phẩu thuật.
• Laser cũng có thể được sử dụng để khâu vết mổ sau phẫu thuật, bằng cách hợp nhất da.
• Đèn laser có thể được sử dụng kết hợp với quang học sợi để điều trị một số bệnh võng mạc.
• Bắn laze mắt có thể giúp mắt phục hồi thị giác.
• Đèn laze công suất cao được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị ung thư. Các bệnh về gan, sỏi thận và phổi có thể được điều trị bằng cách sử dụng tia laser.
• Máy đo laze được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc bên trong của vi sinh vật và tế bào.
• Trong nha khoa, máy tia laser còn được sử dụng để loại bỏ sâu răng hoặc phần bị sâu răng.

Ứng dụng của laser trong thẩm mỹ

• Để điều trị các nếp nhăn, có thể sử dụng bắn laser kết hợp các quy trình tái tạo bề mặt da và làm săn chắc da.
• Một trong các ứng dụng laser trong thẩm mỹ được nhiều phái nữ tìm đến là làm căng da. Hầu hết các quy trình laser CO2 giúp tạo ra mức độ tổn thương có kiểm soát, điều này khuyến khích da tăng sản xuất collagen.
• Các loại đèn tia laze cũng được sử dụng phổ biến nhất để điều trị các tổn thương sắc tố, chẳng hạn như đốm nắng, đốm đồi mồi, nám và các dạng tăng sắc tố khác.
• Laser hiện nay còn được ứng dụng trong việc xóa hình xăm, mặc dù việc xóa hình xăm bằng đốt laser có thể sẽ để lại sẹo lồi.
• Máy laser còn được sử dụng để tẩy lông, trị mụn và tẩy nốt ruồi. Tẩy nốt ruồi bằng tia laser giá bao nhiêu cũng là một thắc mắc phổ biến, thông thường các phòng khám thẫm mỹ cũng có dịch vụ này với mức giá khoảng 100 – 200k/ nốt.

Ứng dụng của laze trong các ngành khác

• Đầu cắt laser được sử dụng để cắt thủy tinh và thạch anh.
• Laser light được sử dụng để thu thập thông tin về giá của các sản phẩm khác nhau trong các cửa hàng và cơ sở kinh doanh từ mã vạch được in trên sản phẩm.
• Đèn laser công suất cao được sử dụng để xử lý nhiệt trong ngành công nghiệp ô tô.
• Laser cực tím được sử dụng trong các ngành công nghiệp bán dẫn cho quang khắc. Photolithography là phương pháp được sử dụng để sản xuất bảng mạch in (PCB) và bộ vi xử lý bằng cách sử dụng ánh sáng cực tím.
• Súng laze được sử dụng trong các ngành công nghiệp điện tử để cắt tỉa các thành phần của mạch tích hợp (IC).
• Máy laser xây dựng được sử dụng để khoan vòi phun khí dung và các lỗ điều khiển trong độ chính xác cần thiết.
• Các loại dụng cụ tự vệ hợp pháp như đèn laser tự vệ, đèn pin đa năng, v.v.

Ứng dụng của tia laze trong khoa học và công nghệ

• Tia laser giúp nghiên cứu chuyển động Brown của các hạt.
• Với sự trợ giúp của máy đo chiều dài bằng tia laser, người ta đã chứng minh rằng vận tốc ánh sáng là như nhau theo mọi hướng, giúp xác định tốc độ quay của trái đất một cách chính xác.
• Với sự trợ giúp của laser, người ta có thể đếm số lượng nguyên tử trong một chất.
• Laser được sử dụng trong máy tính để lấy thông tin được lưu trữ từ đĩa compact (CD), lưu trữ lượng lớn thông tin hoặc dữ liệu trong CD-ROM.
• Máy bắn laser được sử dụng để đo các khí ô nhiễm và các chất gây ô nhiễm khác của khí quyển.
• Laser được sử dụng để tạo ra hình ảnh ba chiều trong không gian mà không cần sử dụng ống kính.
• Đèn laser siêu mạnh được sử dụng để phát hiện động đất và vụ nổ hạt nhân dưới nước.
• Đèn laser công suất lớn có thể được sử dụng để thiết lập một hàng rào vô hình để bảo vệ một khu vực.

Ứng dụng của laser trong quân đội

• Công cụ tìm phạm vi laser được sử dụng để xác định khoảng cách đến một đối tượng.
• Con quay hồi chuyển laser vòng được sử dụng để cảm biến và đo góc quay rất nhỏ của các vật thể chuyển động.
• Máy bắn tia laser có thể được sử dụng như một đèn chiếu sáng bí mật để trinh sát vào ban đêm với độ chính xác cao.
• Thiết bị dùng laze đốt cháy được sử dụng để loại bỏ năng lượng của đầu đạn bằng cách làm hỏng tên lửa.
• Ánh sáng laser được sử dụng trong LIDAR, để đo chính xác khoảng cách đến một vật thể.

Tác hại của tia laser

Không thể phủ nhận những ứng dụng của laze đã mang lại cho chúng ta cuộc sống dễ dàng cũng như hỗ trợ điều trị những căn bệnh nan y. Tuy nhiên những thiết bị sử dụng laser vẫn tiềm tàng những yếu tố nguy hiểm như

Cơ thể con người dễ bị tổn thương bởi năng lượng của tia laser và trong một số trường hợp nhất định, việc tiếp xúc trực tiếp có thể dẫn đến tổn thương cho mắt và da. Chẳng hạn như đối với các tia laser có công suất đầu ra lớn hơn năm milliwatts, tia laser đốt cháy và có thể gây tổn thương võng mạc và làn da nghiêm trọng ngay cả khi tiếp xúc trong giây lát. Hãy tưởng tượng đèn laser đốt cháy kim loại thì đối với mắt và da con người, đèn laser còn có thể gây tổn thương đến mức nào!

Đó là lý do tại sao chúng ta cần cẩn trọng khi sử dụng vật dụng laser chẳng hạn như đèn pin siêu sáng sử dụng tia laser để tự vệ, bút laser xanh sử dụng khi thuyết trình hoặc đồ chơi có tia laser. Do vậy, các sản phẩm có laser thường sẽ có nhãn mác liên quan đến mức độ nguy hiểm để người dùng có thể cẩn thận hoặc dùng các biện pháp phòng tránh khi dùng.

Dưới đây là một số điều bạn cần lưu ý khi sử dụng các sản phẩm laser:

• Không bao giờ chiếu tia laser vào bất cứ ai.
• Đừng mua những loại đèn laser đồ chơi hoặc đồ chơi có laser cho trẻ
• Trước khi mua một sản phẩm có tia laser, đảm bảo nó có thông tin sau trên nhãn: tuyên bố tuân thủ chương 21 CFR (Bộ luật Quy định Liên bang), tên của nhà sản xuất hoặc nhà phân phối và ngày sản xuất, lời cảnh báo về việc tránh tiếp xúc với đèn laser light, mức độ nguy hiểm của sản phẩm từ mức I đến IIIa (các sản phẩm thuộc mức IIIb và IV chỉ nên được sử dụng bởi các cá nhân được đào tạo và trong các ứng dụng có nhu cầu chính đáng đối với các sản phẩm công suất cao này)

Trên đây là những tác dụng cũng như tác hại mà tia laser mang lại cho con người chúng ta. Hy vọng bài viết về tia laser là gì này sẽ phần nào giúp bạn hiểu rõ và cẩn trọng hơn khi tiếp xúc với các thiết bị có laser.