激光医学(中医大).ppt

激光医学
上海交通大学医学院附属仁济医院
激光 施虹敏
激光是二十世纪最伟大的发明之一,它引领人类进入光电子时代。
在近十年中,有六次诺贝尔奖与激光技术有关。
1997年,美籍华人朱棣文激光冷却捕捉原子技术的成果获物理学奖
激光的应用涉及各个领域,在二十一世纪最热门的信息科学、生命科学、材料科学、能量科学、医学等学科中发挥重大的作用。
1917年,爱因斯坦在他的经典著作“关于辐射的量子理论”中第一次提出了受激发射的概念,论证了受激发射,自发发射和受激吸收之间的关系,这些基本理论为以后的激光发展提供了理论基础。
1960年7月7日,美国休斯公司实验室,梅曼Maiman工程师宣布了世界上第一台(红宝石)激光器的诞生。
我国的发展历史
1961年:研制成第一台红宝石激光器;
1963年:He-Ne激光器、钕玻璃激光器和砷化镓半导体激光器;
1965年:大功率CO2激光器;
1968年:大功率Nd:YAG固体激光器。
这些激光技术的发展为激光医学的开发创造了必要的技术条件。
能级及粒子数反分布
激光的原理
当受到外界作用时,正常分布被破坏,作用足够强时,
有可能使激发态的粒子数高于基态上的粒子,与正常分布相反,
称为反常分布,或简称反分布。
常温时,多数原子或分子处于基态,少数原子处于激发态,能级越高分布的原子数越少,呈上多下少的分布规律,分子或原子按能级的这种分布称正常分布。
物质受到激励后,许多粒子处在高能级,处在高能级的粒子是不稳定的,很快会跃迁低能级,多余的能量以光子的形式发射出来--自发发射。
物质处于反分布状态时,如有光束入射,入射光子的能量正好等于反分布状态的两能级能量之差,则会发生光子与粒子的完全弹性碰撞,使粒子从激发态跃迁到基态或某一下能级,同时发生一个光子,此光子的能量与入射光子的能量相同,有一致的方向和恒定的位相关系。此种发射称受激发射
物质中较低能级的粒子吸收外界辐射场特定频率的光子后跃迁到能量较高的激发态--粒子对入射光的受激吸收。
激光(Laser)
受激辐射光放大
Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation
它是原子、分子中处于高能级亚稳态的电子在入射光子的诱发下,引起大量电子由高能级向低能级跃迁而产生大量特征完全相同的电子,所以激光是一种受激辐射
如何从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。
激光产生的原理


3. 受激辐射--- 在外界恒定的光、电作用下,原子从激发态向低能级过渡而发出与外作用光子相同频率的光子的发光过程
激光的特性
能量在空间上、时间上和波长发布上的高度集中,造就了激光的特性: