醫(yī)學(xué)物理學(xué) 激光

1、第十六章第十六章 激光（激光（Laser）及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用 激光是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的，并制成了世界上第一臺紅寶石激光器。由于它具有方向性好、亮度高、單色性方向性好、亮度高、單色性好和相干性好好和相干性好等特性，還具有普通光不同的生物效應(yīng)，因而在醫(yī)學(xué)上得到了廣泛的應(yīng)用。第一節(jié) 激光的基本原理一、原子的能級與粒子數(shù)按能級的分布規(guī)律 (一)原子的能級1基態(tài)2激發(fā)態(tài)3亞穩(wěn)態(tài) (二)粒子數(shù)按能級的分布規(guī)律在熱平衡狀態(tài)下，粒子數(shù)按能級的分布遵從玻耳茲曼定律。在正常狀態(tài)下，處于基態(tài)的粒子數(shù)總是最多的，能級越高，處于該能級的粒子數(shù)越少。 kTEEnn1212exp二、光與原子的相互作用 (一

2、)自發(fā)輻射 自發(fā)輻射過程示意圖 (二)受激吸收 受激吸收過程示意圖 (三)受激輻射 受激輻射過程示意圖 受激輻射發(fā)出的光是相干光。激光產(chǎn)生的機(jī)理便是受激輻射，因此，激光是相干光。三、產(chǎn)生激光的基本思想(一)光的受激輻射放大1光放大的概念 2粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(集居數(shù)反轉(zhuǎn))產(chǎn)生激光的必要條件之一 (二)光的自激振蕩 1自激振蕩的概念 2光學(xué)諧振腔產(chǎn)生激光的必要條件之一 光學(xué)諧振腔的主要作用：(1)模式選擇。保證激光器單模(或少數(shù)軸向模)振蕩，從而提高激光的相干性。(2)提供軸向光波模的正反饋。 激光(Laser)就是光的受激輻射放大(Light Amplification by Stimulated E

3、mission of Radiation) 第二節(jié) 激光器一、激光器的構(gòu)成1工作物質(zhì) 2激勵系統(tǒng) 3光學(xué)諧振腔 二、激光器舉例三、醫(yī)用激光器第三節(jié) 激光的特性一、方向性好 發(fā)散角是衡量光束方向性好壞的標(biāo)志，方向性表明光能量在空間分布上的集中性。激光束的發(fā)散角一般在10-210-4 rad 。 二、亮度高、強(qiáng)度大 亮度是衡量光源發(fā)光強(qiáng)弱程度的標(biāo)志，表明光源發(fā)射的光能量對時間與空間方向的分布特性。 三、單色性好 譜線寬度是衡量單色性好壞的標(biāo)志，譜線寬度越窄，顏色越純，則單色性越好。 激光由于受激輻射的光子頻率(或波長)相同與諧振腔的選頻作用而使其具有很好的單色性。 四、相干性好 由自發(fā)輻射產(chǎn)生的普

4、通光是非相干光，而受激輻射光子的特性使激光具有良好的相干性。 五、偏振性好 受激輻射的特點表明激光束中各個光子的偏振狀態(tài)相同。利用諧振腔輸出端的布魯斯特窗在臨界角時只允許與入射面平行的光振動通過，可輸出偏振光，并可對其調(diào)整。因此，激光具有良好的偏振性。 第四節(jié) 激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 一、激光的生物作用 (一)熱作用(二)機(jī)械作用(三)光化作用 (四)電磁場作用(五)生物刺激作用 在臨床應(yīng)用上： 對強(qiáng)激光主要表現(xiàn)為機(jī)械作用、電磁場作用與光化作用； 對弱激光主要表現(xiàn)為生物刺激作用與光化作用； 而熱作用則在各類激光對生物組織的作用中普遍存在。 (六)影響激光生物作用的因素 1. 激光本身的性能 2. 生物組織的性質(zhì) 生物組織的物理性質(zhì) 生物組織的生物性質(zhì) 3. 激光與生物組織作用的時間和方式 二、激光在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用(一)激光照射生物組織的溫升分布的分析與計算(二)激光對生物分子、細(xì)胞、組織的作用與效應(yīng) (三)用于醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究的激光技術(shù) 三、激光的臨床應(yīng)用 (一)激光在診斷中的應(yīng)用 激光光譜分析法激光干涉分析法 激光散射分析法