第十八章、激光及其医学应用

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1、第十八章、激光及其医学应用（受激辐射光放大）Laser（莱塞）镭射1、激光的特点（1）方向性好（2）亮度极高光纤通信（信号数目极大）激光武器激光影碟机（3）单色性好（4）相干性好光学研究全息技术（5）偏振性好2、辐射与吸收（1）自发辐射：原子自发地从高能级E2向低能级E1跃迁，同时辐射一个光子。光子频率满足hν=E2-E1特点：每个原子的跃迁都是自发地、独立地进行，每个辐射光子也是完全任意的，即发射方向、初位相、振动方向也是完全任意的。hν=E2-E1（普通光源的发光）（2）受激吸收：原子在频率满足hν

2、=E2-E1的光子照射时，吸收光子的能量从低能级E1跃迁到高能级E2特点：必须在外来光子的刺激下才发生，外来光子必须满足hν=E2-E1（吸收光谱）（3）受激辐射：处于的高能级E2原子在自发辐射之前，受到频率满足hν=E2-E1的光子照射时，在这一光子的激发下跃迁到低能级E1，同时发射一个与激发光子完全一样的光子。特点：必须在外来光子的刺激下才发生，外来光子必须满足hν=E2-E1；且辐射的光子与激发光子完全一样（同频率、同位相、同传播方向、同振动方向）。一个激发光子可获得两个完全一样的光子，两个可得四

3、个，八个…（光放大）激光的产生过程就是受激辐射的光放大的过程。3、粒子数反转（1）玻尔兹曼能量分布率：正常状态粒子数按能级分布，能量越高，粒子数越少，满足下式（2）一个高能级原子发生受激辐射的几率=一个低能级原子发生受激吸收的几率（3）正常状态：受激吸收＞受激辐射（因此要使：受激辐射＞受激吸收，必须使高能级粒子数多于低能级粒子数）（4）粒子数反转：使某一高能级粒子数多于某一低能级粒子数。4、亚稳态与工作物质（1）亚稳态：一些特殊的原子的特殊的激发态，原子在上面停留的时间可达10-3s。（有亚稳态才能实现

4、粒子数反转）（2）工作物质：具有亚稳态的物质。（3）抽运过程：实现粒子数反转的过程。抽运完成，n2大于n1抽运光子受激辐射光子5、光学谐振腔（1）光学谐振腔：实现粒子数反转的工作物质在其间震荡放大的空间。工作物质（2）抽运完成后，工作物质已实现粒子数反转。（3）亚稳态上的部分粒子进行自发辐射（4）与谐振腔轴线不平行的光子逸出腔外，与谐振腔轴线平行的光子在腔内震荡放大（光震荡）（5）发射激光6、激光器（1）激光器的组成激光器工作物质能级结构中有亚稳态，可实现粒子数反转光学谐振腔维持光震荡，实现光放大。激励

5、能源提供能量，实现粒子数反转；即提供激光能量（6）光放大必须大于损耗，才能形成稳定的光震荡，产生激光。（2）He-Ne激光器（3）红宝石激光器（4）激光器的分类（按工作物质）1）固体激光器2）气体激光器3）液体激光器4）半导体激光器（5）激光器的应用（医药）1）医学：治疗（视网膜焊接，激光刀，光纤体内手术等）熔解、烧灼、碳化、气化2）药学：激光光谱分析激光催化激光“裁剪”（分子化学键）制剂处理：激光（打孔、切割等）作业：P317-1—5.