激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用課件

1、教學(xué)基本要求掌握激光的基本原理與特性。理解激光的生物作用。了解激光在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究與臨床中的應(yīng)用、醫(yī)用激光器、激光的危害與防護(hù)等方面的知識(shí)。教學(xué)基本要求掌握激光的基本原理與特性。 激光（laser）是受激輻射光放大（light amplification by stimulated emission of radiation）的簡(jiǎn)稱(chēng)，愛(ài)因斯坦在1916年提出了“受激輻射”的理論假設(shè)，預(yù)言受激輻射（stimulated radiation）的存在和光放大的可能。湯斯于1954年制成受激輻射微波放大器，梅曼于1960年制成世界上第一臺(tái)激光器紅寶石激光器。1961年9月我國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器在中國(guó)科學(xué)

2、院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所誕生，1964年12月著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森給laser起了中文名字“激光”。 激光（laser）是受激輻射光放大（light第一節(jié) 激光的基本原理一、粒子的能級(jí)與輻射躍遷（1） 能級(jí): 構(gòu)成物質(zhì)的粒子（分子、原子、離子等）的不同的能量狀態(tài)，稱(chēng)能級(jí)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)能級(jí)（或能態(tài)）。（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能級(jí)稱(chēng)為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。1. 粒子的能級(jí)與平均壽命E1E2E3E4 En第一節(jié) 激光的基本原理一、粒子的能級(jí)與輻射躍遷（1） 能級(jí)（3） 平均壽命與亞穩(wěn)態(tài)：大量粒子在某激發(fā)態(tài)停留時(shí)間的平均值稱(chēng)為該激發(fā)態(tài)的平均壽命，一般約10-9s10-7s。某些粒子的激發(fā)態(tài)平均

3、壽命較長(zhǎng)，約10-3s10-2s，這種激發(fā)態(tài)稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài)。（3） 平均壽命與亞穩(wěn)態(tài)：大量粒子在某激發(fā)態(tài)停留時(shí)間的平均值2. 粒子間的能級(jí)躍遷（1）躍遷：粒子的能級(jí)變化統(tǒng)稱(chēng)為躍遷。粒子在能級(jí)之間實(shí)現(xiàn)躍遷必然伴隨與外界交換能量的過(guò)程。 躍遷只在滿足“選擇定則”的能級(jí)之間才能實(shí)現(xiàn)，各能級(jí)之間躍遷的概率并不一致。（2）輻射躍遷：以光能形式吸收或釋放稱(chēng)為輻射躍遷或光輻射。（3）無(wú)輻射躍遷：以非光能形式吸收或釋放稱(chēng)為無(wú)輻射躍遷。2. 粒子間的能級(jí)躍遷（1）躍遷：粒子的能級(jí)變化統(tǒng)稱(chēng)為躍遷。（4）受激吸收：當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，處于低能級(jí)E1的粒子吸收一個(gè)能量hv=E2-E1的光子而向高能級(jí)E2躍遷的過(guò)程。（5）自發(fā)

4、輻射：自發(fā)地從激發(fā)態(tài)向較低能態(tài)躍遷同時(shí)釋放出光子的過(guò)程。E1E2hv=E2-E1E1E2hv=E2-E1（4）受激吸收：當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，處于低能級(jí)E1的粒子吸收一個(gè)（6）受激輻射：一個(gè)處于高能級(jí)E2的粒子受到一個(gè)能量hv =E2-E1的光子“誘發(fā)”而躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)釋放一個(gè)與“誘發(fā)”光子特性完全相同的光子的過(guò)程。 在光與粒子系統(tǒng)相互作用所實(shí)際發(fā)生的輻射躍遷中，以上三種基本過(guò)程總是不可分割地同時(shí)存在。然而在不同的條件下它們各自發(fā)生的概率不同，因此總的宏觀效果也不同。究竟哪一種躍遷占優(yōu)勢(shì)?這要由系統(tǒng)中各能級(jí)上分布的粒子數(shù)情況決定。 E1E2hv=E2-E1hvhv（6）受激輻射：一個(gè)處于高能

5、級(jí)E2的粒子受到一個(gè)能量hv =當(dāng)光子與物質(zhì)分子相互作用時(shí)，除有與入射光頻率相同的瑞利散射線外，還有由于非彈性碰撞而在其譜線兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布的散射光，這種散射稱(chēng)為拉曼散射。光學(xué)諧振腔的主要作用工作物質(zhì): 激活介質(zhì)與一些輔助物質(zhì)。光在腔中來(lái)回反射形成相干疊加，只有滿足特定相位差條件的光才能形成穩(wěn)定的駐波，因此腔中只能允許某些特定頻率的光在其中持續(xù)振蕩。只有用高強(qiáng)度、高單色性以及譜線范圍寬廣的激光作激發(fā)光源，才使激光拉曼光譜具有實(shí)用意義。激光的特性可概括為兩大方面:有選頻作用；通過(guò)調(diào)Q、鎖模等技術(shù)以改善激光的輸出波形。激光照射直接引起機(jī)體發(fā)生光化反應(yīng)的作用稱(chēng)為光化作用。有選頻作用；粒子的能級(jí)與平均壽命

6、在溫度為T(mén)的熱平衡態(tài)，系統(tǒng)中粒子數(shù)按能級(jí)服從玻耳茲曼能量分布定律。激光微光束還可用于激光微探針?lè)治鲂g(shù)，即標(biāo)本的微區(qū)在激光微光束照射下被汽化，同時(shí)用攝譜儀或質(zhì)譜儀記錄，進(jìn)行微量和痕量元素的定性或定量分析。因拉曼散射的強(qiáng)度只有瑞利散射的萬(wàn)分之一，一般不易觀測(cè)到。一、粒子的能級(jí)與輻射躍遷在光與粒子系統(tǒng)相互作用所實(shí)際發(fā)生的輻射躍遷中，以上三種基本過(guò)程總是不可分割地同時(shí)存在。激光照射直接引起機(jī)體發(fā)生光化反應(yīng)的作用稱(chēng)為光化作用。拉曼散射的頻率與瑞利散射的頻率之差稱(chēng)為拉曼頻移，由于拉曼頻移與物質(zhì)分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與入射光頻率無(wú)關(guān)，故可用拉曼光譜對(duì)生物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。四能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)圖

7、激勵(lì)裝置也稱(chēng)泵浦源，其作用就是向工作物質(zhì)提供能量，使激活介質(zhì)中的粒子被抽運(yùn)到高能態(tài)上以便實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。二、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布1. 粒子數(shù)按能級(jí)分布 在溫度為T(mén)的熱平衡態(tài)，系統(tǒng)中粒子數(shù)按能級(jí)服從玻耳茲曼能量分布定律。 設(shè)處于高能級(jí)E2與低能級(jí)E1的粒子數(shù)密度分別為N2與N1，而在兩能級(jí)間躍遷時(shí)，各自變化N2與N1，有: N2N1，N2/N11的分布。 這種分布在輻射躍遷中將使受激輻射占優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)對(duì)入射光將有光放大的效果。 E1E22. 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：粒子數(shù)在能級(jí)上能實(shí)E1E3E2 (亞穩(wěn)態(tài))（2）實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布的兩個(gè)條件 介質(zhì)有兩個(gè)以上與反轉(zhuǎn)分布有關(guān)且有亞穩(wěn)態(tài)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，這

8、種能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)稱(chēng)為激活介質(zhì)； 有外界能源供給能量，使在正常分布下處于低能態(tài)的大量粒子盡快被激發(fā)或抽運(yùn)到較高能態(tài)。 hv=E2-E1激勵(lì)抽運(yùn)無(wú)輻射躍遷E1E3E2 (亞穩(wěn)態(tài))（2）實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布的兩個(gè)條件hv=E全反射鏡半反射鏡 經(jīng)光學(xué)諧振腔輸出的光才是激光。 激光輸出工作物質(zhì)三、光學(xué)諧振腔 1. 光學(xué)諧振腔（1）光學(xué)諧振腔：使受激輻射在有限體積的激活介質(zhì)中能持續(xù)進(jìn)行，光可被反復(fù)放大最終形成穩(wěn)定振蕩的裝置。全半 經(jīng)光學(xué)諧振腔輸出的光才是激光。 激光輸出工作（2）損耗因素 內(nèi)損耗，由于介質(zhì)對(duì)光的折射、散射、吸收等造成的損耗；鏡損耗，由于反射鏡產(chǎn)生的吸收、散射、衍射、透射(包括輸出的激光

9、)等造成的損耗。（3）品質(zhì)因數(shù)Q 式中v 為諧振腔內(nèi)電磁波振蕩頻率， E為諧振腔內(nèi)儲(chǔ)存的能量，P是單位時(shí)間損耗的能量。（2）損耗因素 內(nèi)損耗，由于介質(zhì)對(duì)光的折射、散射、吸2. 激光的模式（電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的振蕩方式）（1）縱向模式（縱模）： 電磁場(chǎng)沿諧振腔軸向（z軸方向）的振蕩方式。 光在腔中來(lái)回反射形成相干疊加，只有滿足特定相位差條件的光才能形成穩(wěn)定的駐波，因此腔中只能允許某些特定頻率的光在其中持續(xù)振蕩。不同的縱模表達(dá)光波在腔內(nèi)軸向不同的駐波場(chǎng)分布。2. 激光的模式（電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的振蕩方式）（1）縱向模式（縱 每一種分布稱(chēng)為一個(gè)橫模. 常用TEMmn來(lái)表示激光橫模，TEM表示電磁波，m、n為正整

10、數(shù)（橫模指數(shù)），m和n分別表示在x和y方向上（軸對(duì)稱(chēng)情況）光場(chǎng)為零的次數(shù)。（2）橫模：電磁場(chǎng)沿諧振腔徑向（x、y軸方向）的穩(wěn)定分布，即激光束在其橫截面上的光強(qiáng)或光斑分布。激光橫模示意圖 每一種分布稱(chēng)為一個(gè)橫模. 常用TEMmn來(lái)表 使受激輻射光放大過(guò)程能在有限體積的激活介質(zhì)中持續(xù)進(jìn)行，且在滿足閾值條件下形成光振蕩，輸出激光； 對(duì)輸出激光束的方向給予限定； 有選頻作用； 調(diào)整激光的模式； 通過(guò)調(diào)Q、鎖模等技術(shù)以改善激光的輸出波形。3. 光學(xué)諧振腔的主要作用 使受激輻射光放大過(guò)程能在有限體積的激活介質(zhì)四、激光器的基本結(jié)構(gòu) 1. 工作物質(zhì)工作物質(zhì): 激活介質(zhì)與一些輔助物質(zhì)。工作能級(jí): 激活介質(zhì)內(nèi)激活

11、粒子的能級(jí)中參與受激輻射，即與出現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布有關(guān)的能級(jí)稱(chēng)為工作能級(jí)。諧振腔工作物質(zhì)全反射鏡部分反射鏡激勵(lì)裝置激光四、激光器的基本結(jié)構(gòu) 1. 工作物質(zhì)工作物質(zhì): 激活介質(zhì)與“三能級(jí)” 系統(tǒng)（紅寶石激光器為例）“三能級(jí)” 系統(tǒng)（紅寶石激光器為例）Cr3+的能級(jí)圖 4A24F14F22ER2R1 能量（eV) Y吸收譜躍遷U吸收譜躍遷0123Cr3+的能級(jí)圖 4A24F14F22ER2R1 能量 YE1E4E3E2“四能級(jí)” 系統(tǒng) 四能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)圖 激勵(lì)抽運(yùn)無(wú)輻射躍遷自發(fā)輻射受激輻射吸收E1E4E3E2“四能級(jí)” 系統(tǒng) 四能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)圖 激勵(lì)裝置也稱(chēng)泵浦源，其作用就是向工作物質(zhì)提供

12、能量，使激活介質(zhì)中的粒子被抽運(yùn)到高能態(tài)上以便實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。 由于供能形式不同，激勵(lì)裝置可有電子注入、光學(xué)泵浦、氣體放電泵浦、粒子束泵浦、化學(xué)泵浦、熱泵、核泵以及用一種激光器去泵浦另一種激光器等等之分。2.激勵(lì)裝置 激勵(lì)裝置也稱(chēng)泵浦源，其作用就是向工作物質(zhì)提供能 1951年莫茨（Motz）提出運(yùn)動(dòng)速度接近于光速的電子（稱(chēng)相對(duì)論電子）通過(guò)周期性變化的磁場(chǎng)或電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相干輻射,輻射的頻率取決于電子的速率。自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。自由電子激光器可以同時(shí)具備高功率、高效率、寬波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍等優(yōu)點(diǎn)。 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所

13、于1993年制成我國(guó)第一臺(tái)紅外自由電子激光裝置。 自由電子激光的產(chǎn)生機(jī)制不同于前述激光。與普通激光器基于分子、原子能級(jí)間躍遷產(chǎn)生激光不同，自由電子激光是利用自由電子受激輻射產(chǎn)生激光。 1951年莫茨（Motz）提出運(yùn)動(dòng)速度接近于光速設(shè)處于高能級(jí)E2與低能級(jí)E1的粒子數(shù)密度分別為N2與N1，而在兩能級(jí)間躍遷時(shí)，各自變化N2與N1，有: N2N1，N2/N11的分布。二是可使細(xì)胞功能從不同方向的偏離恢復(fù)正常。若不能直接造成不可逆性損傷者稱(chēng)其為弱激光。激光的時(shí)間相干性很好 ,空間相干性也很好。二是可使細(xì)胞功能從不同方向的偏離恢復(fù)正常。二是可使細(xì)胞功能從不同方向的偏離恢復(fù)正常。（1）激光手術(shù)治療 以激

14、光束代替金屬的常規(guī)手術(shù)器械對(duì)組織進(jìn)行分離、切割、切除、凝固、焊接、打孔、截骨等以祛除病灶以及吻合組織、血管、淋巴管、神經(jīng)等。每一種分布稱(chēng)為一個(gè)橫模.激光的模式（電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的振蕩方式）激光光譜分析法（熒光光譜、微區(qū)光譜、拉曼光譜等）、激光干涉分析法（全息術(shù)、干涉條紋視力測(cè)定、視覺(jué)對(duì)比敏感度測(cè)量、散斑技術(shù)等）、激光散射分析法（多普勒技術(shù)、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)散射技術(shù)、閃爍細(xì)胞計(jì)等）、激光衍射分析法（用于測(cè)紅細(xì)胞變形能力）、激光透射分析法（用于檢查軟組織腫物）、激光偏振法（用于鑒別腫瘤細(xì)胞）以及其他激光分析法（流式細(xì)胞計(jì)、掃描檢眼鏡等）。（2）弱激光治療 激光理療（以弱激光為物理因子進(jìn)行原光束、擴(kuò)束、光纖與

15、腔內(nèi)照射的物理療法）、激光針灸（以微小的弱激光光束直接照射穴位，兼有針與灸的作用）與弱激光血管內(nèi)照射療法（將弱激光引入靜脈照射循環(huán)血液的療法）。工作能級(jí): 激活介質(zhì)內(nèi)激活粒子的能級(jí)中參與受激輻射，即與出現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布有關(guān)的能級(jí)稱(chēng)為工作能級(jí)。第二節(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10-2rad10-4rad，與普通光束比相差10倍104倍。 普通光源發(fā)出的自然光射向四面八方，常常使用聚光裝置來(lái)改善它的方向性。 設(shè)處于高能級(jí)E2與低能級(jí)E1的粒子數(shù)密度分別為N2與N1，而二、亮度高、強(qiáng)度大 亮度是衡量光源發(fā)光強(qiáng)弱程

16、度的標(biāo)志，表明光源發(fā)射的光能量對(duì)時(shí)間與空間方向的分布特性。 激光器由于其輸出端發(fā)光面積小，光束發(fā)散角小，輸出功率大，而使其亮度高，尤其是超短脈沖激光的亮度可比普通光源高出1012倍1019倍。因此，激光器是目前世界上最亮的光源。二、亮度高、強(qiáng)度大 亮度是衡量光源發(fā)光強(qiáng)弱程度的三、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。單色性表明光能量在頻譜分布上的集中性。 普通光源發(fā)出自然光的光子頻率各異，含有各種顏色。 激光則由于受激輻射的光子頻率(或波長(zhǎng))相同與諧振腔的選頻作用而使其具有很好的單色性。三、單色性好 譜線寬度是衡量單色性好壞的標(biāo)志，譜四、相干性好 自發(fā)

17、輻射產(chǎn)生的普通光是非相干光，而受激輻射光子的特性使激光具有良好的相干性。光的時(shí)間相干 同一地點(diǎn)、不同時(shí)刻發(fā)出的光相干。 光的空間相干 同一時(shí)刻、不同地點(diǎn)發(fā)出的光相干。 激光的時(shí)間相干性很好 ,空間相干性也很好。 激光器的問(wèn)世，促使相干技術(shù)獲得飛躍發(fā)展，全息攝影才得以實(shí)現(xiàn)。四、相干性好 自發(fā)輻射產(chǎn)生的普通光是非相干光，而五、偏振性好 受激輻射的特點(diǎn)表明激光束中各個(gè)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(shí)只允許與入射面平行的光振動(dòng)通過(guò)，可輸出偏振光，并可對(duì)其調(diào)整。因此，激光具有良好的偏振性。 激光的特性可概括為兩大方面: 與普通光源相比，激光器所輸出的光能量的特別之處不在于其大小

18、而在于分布特性，即光能量在空間、時(shí)間以及頻譜分布上的高度集中，使激光成為極強(qiáng)的光。 激光是單色的相干光，而普通光是非相干光。五、偏振性好 受激輻射的特點(diǎn)表明激光束中各個(gè)光子第三節(jié) 激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用一、激光的生物作用 激光的生物作用 激光對(duì)生物組織所施加的作用，并存在于由此引發(fā)的一系列理化過(guò)程之中，稱(chēng)為激光的生物作用。激光的生物效應(yīng) 生物組織因受激光照射而出現(xiàn)的各種應(yīng)答性反應(yīng)、效果或變化稱(chēng)為激光的生物效應(yīng)。強(qiáng)激光與弱激光 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光對(duì)被其照射之生物組織，若能直接造成不可逆性損傷的激光者稱(chēng)其為強(qiáng)激光；若不能直接造成不可逆性損傷者稱(chēng)其為弱激光。第三節(jié) 激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用一、激光的生物作用 激光的生物

19、作用 1.熱作用 生物組織在激光照射下吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高，這即是熱作用。 低能量光子(紅外激光)可使組織直接生熱，高能量光子(可見(jiàn)與紫外激光)則多需經(jīng)過(guò)一些中間過(guò)程而使組織生熱。2.機(jī)械作用 激光照射生物組織，可直接或間接產(chǎn)生對(duì)組織的壓強(qiáng)稱(chēng)為激光的機(jī)械作用，也稱(chēng)為激光的壓強(qiáng)作用。1.熱作用 生物組織在激光照射下吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。光在腔中來(lái)回反射形成相干疊加，只有滿足特定相位差條件的光才能形成穩(wěn)定的駐波，因此腔中只能允許某些特定頻率的光在其中持續(xù)振蕩。工作能級(jí): 激活介質(zhì)內(nèi)激活粒子的能級(jí)中

20、參與受激輻射，即與出現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布有關(guān)的能級(jí)稱(chēng)為工作能級(jí)。（2）實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布的兩個(gè)條件（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能級(jí)稱(chēng)為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。熱損傷 由于熱作用導(dǎo)致組織的凝固、汽化（包括炭化、燃燒）、氣化所造成的。設(shè)處于高能級(jí)E2與低能級(jí)E1的粒子數(shù)密度分別為N2與N1，而在兩能級(jí)間躍遷時(shí)，各自變化N2與N1，有: N2N1，N2/N11的分布。 這種分布在輻射躍遷中將使受激輻射占優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)對(duì)入射光將有光放大的效果。 E1E22. 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：粒子數(shù)在能級(jí)上能實(shí) 使受激輻射光放大過(guò)程能在有限體積的激活介質(zhì)中持續(xù)進(jìn)行，且在滿足閾值條件下形成光振蕩，輸出激光； 對(duì)

21、輸出激光束的方向給予限定； 有選頻作用； 調(diào)整激光的模式； 通過(guò)調(diào)Q、鎖模等技術(shù)以改善激光的輸出波形。3. 光學(xué)諧振腔的主要作用 使受激輻射光放大過(guò)程能在有限體積的激活介質(zhì) 拉曼散射的頻率與瑞利散射的頻率之差稱(chēng)為拉曼頻移，由于拉曼頻移與物質(zhì)分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與入射光頻率無(wú)關(guān)，故可用拉曼光譜對(duì)生物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。因拉曼散射的強(qiáng)度只有瑞利散射的萬(wàn)分之一，一般不易觀測(cè)到。只有用高強(qiáng)度、高單色性以及譜線范圍寬廣的激光作激發(fā)光源，才使激光拉曼光譜具有實(shí)用意義。（3）激光拉曼光譜技術(shù) 當(dāng)光子與物質(zhì)分子相互作用時(shí)，除有與入射光頻率相同的瑞利散射線外，還有由于非彈性碰撞而在其譜線兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布的

22、散射光，這種散射稱(chēng)為拉曼散射。 拉曼散射的頻率與瑞利散射的頻率之差稱(chēng)為拉曼頻移，因拉曼散射的強(qiáng)度只有瑞利散射的萬(wàn)分之一，一般不易觀測(cè)到。在正常狀態(tài)下，受激輻射總是被湮沒(méi)，宏觀上得不到光放大的效果。激光器的問(wèn)世，促使相干技術(shù)獲得飛躍發(fā)展，全息攝影才得以實(shí)現(xiàn)。粒子在能級(jí)之間實(shí)現(xiàn)躍遷必然伴隨與外界交換能量的過(guò)程。（2）橫模：電磁場(chǎng)沿諧振腔徑向（x、y軸方向）的穩(wěn)定分布，即激光束在其橫截面上的光強(qiáng)或光斑分布。（2）實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布的兩個(gè)條件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。工作物質(zhì): 激活介質(zhì)與一些輔助物質(zhì)。二、激光在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能

23、級(jí)稱(chēng)為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。因此，激光具有良好的偏振性。激勵(lì)裝置也稱(chēng)泵浦源，其作用就是向工作物質(zhì)提供能量，使激活介質(zhì)中的粒子被抽運(yùn)到高能態(tài)上以便實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。有選頻作用；影響DNA的復(fù)制、各種酶的活性與功能、氨基酸的變化等。光的時(shí)間相干 同一地點(diǎn)、不同時(shí)刻發(fā)出的光相干。光學(xué)諧振腔的主要作用（2）損耗因素 內(nèi)損耗，由于介質(zhì)對(duì)光的折射、散射、吸收等造成的損耗；激光的模式（電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的振蕩方式）二是可使細(xì)胞功能從不同方向的偏離恢復(fù)正常。因拉曼散射的強(qiáng)度只有瑞利散射的萬(wàn)分之一，一般不易觀測(cè)到。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所于1993年制成我國(guó)第一臺(tái)紅外自由電子激光裝置。在光與粒子系統(tǒng)相互作用所實(shí)際發(fā)生的輻射躍遷中，以上三種基本過(guò)程總是不可分割地同時(shí)存在?！叭芗?jí)” 系統(tǒng)（紅寶石激光器為例）自由電子激光器可以同時(shí)具備高功率、高效率、寬波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍等優(yōu)點(diǎn)。第一節(jié) 激光的基本原理發(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。它具有分辨率高、像差小、景深大、能對(duì)活標(biāo)本進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察等優(yōu)點(diǎn)，被用于對(duì)細(xì)胞的觀測(cè)分析。粒子的能級(jí)與平均壽命常用TEMmn來(lái)表示激光橫模，TEM表示電磁波，m、n為正整數(shù)（橫模指數(shù)），m和n分別表示