电磁场与物质的相互作用.ppt
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电磁场与物质的相互作用激光在医疗上的应用应用三、激光在中医治疗学中的应用传统的中医学与激光技术和其它先进科学技术相结合,形成一门新兴的交叉学科-光子中医学。根据激光对生物组织的弱刺激作用和生物组织的超微发光特性,在利用激光针灸、激光血管内照射和对生物超微发光的检测来诊断和治疗疾病方面,已经取得了许多的成果。此外,激光碎石技术在生物医学领域的应用也日趋成熟。目前,很多的医疗机构采用YAG激光器输出的532nm激光为光源,通过光纤将其传导入人的鼻咽管中,利用激光较强的功率密度将其中的结石等堵塞物破碎以及气化,从而顺利实现腔道的疏通与清理,该技术也可应用于尿道结石的治疗。与传统的手术治疗方法相比,该技术简单易行,对病人的创伤较小,越来越收到人们的重视和广泛的应用。应用五、光镊及细胞手术系统80年代中期,贝尔实验室的ArthurAshkin发现一束连续波低功率(1W以下)激光能“捕捉”单个细胞和原生动物。对于特定频率的激光,足够小的透明物体会折射入射的光束,使路径偏折,折射的结果是动量从激光传递给了目标。如果激光光束与目标的几个关系布置正确,传递给目标的动量就会把目标向着入射的光束拉动,从而激光就能把目标移动。这束微小光束如同一把极细微的镊子,将细微颗粒捏住,因此形象地称之为激光光镊。在使用激光光镊的同时,第二束激光作为解剖刀或剪刀,则可以在细胞器上进行精细的外科手术。应用六、激光在心血管中的应用激光在心血管中的应用主要体现在两个方面,即血管的选择性破坏和血管重建术。激光用于血管的选择性破坏在理论和应用方面已经取得一些突破性进展,美国激光于血管曲张治疗中心研究得知940nm的激光具有较深的穿透性,以及对血红素较好的吸收特性,对水的最佳吸收特性以及对黑色素最小的吸收。利用该波长的激光器对血管曲张的治疗达到了很好的疗效。激光心肌血管重建术是目前替代常规方法治疗心脏病的一种有效手段,它利用激光于心肌组织作用产生的热效应,用高强度激光束在缺血的心区域内打数个微孔,通过这些微孔把心腔中的血液引向缺血的心肌区域,改善心肌血液微循环以达到治疗的目的。2005-2008年我国激光医疗器械市场规模与增长高斯光束的自在现变换利用透镜实现自在现变换激光光束质量的描述方法以高阶高斯光束为例讲解!提纲四种近似理论电介质的极化4.3谱线加宽和线型函数由于各种因素的影响,自发辐射并不是单色的,即光谱不是单一频率的光波,而包含有一个频率范围,称为谱线加宽。P()是描述自发辐射功率按频率分布的函数。在总功率P中,分布在~+d范围内的光功率为P()d,数学表示为引入谱线的线型函数满足归一化条件线型函数在=0时有最大值,并在时下降到最大值的一半,即按上式定义的称为谱线宽度。加宽机制之一——均匀加宽homogeneousbroadening1自然加宽(naturalbroadening)洛仑兹线型(Lorentzianlineshape)当=0时,自然线宽N=1/(2s),唯一地由原子在能级E2的自发辐射寿命s决定。自然加宽线型函数表示为原子谱线的宽度以及辐射持续时间都反映了原子能级的性质。原子在能级上的有限寿命所引起的均匀加宽也是量子力学测不准原理的直接结果。设原子在能级上的寿命为,可理解为原子的时间测不准,原子的能量测不准量E为若跃迁上、下能级的寿命分别为2与1,则原子发光具有频率不确定量或谱线宽度当下能级为基态时,1为无穷大,有前述的表达式中线宽只与上能级寿命有关,与下能级寿命无关,这是经典模型的局限性带来的结果。2碰撞加宽(collisionbroadening)在晶体中:虽然原子基本是不动的,但每个原子也受到相邻原子的偶极相互作用,因而一个原子也可能在无规的时刻由于这种相互作用而改变自己的运动状态,也称为“碰撞”碰撞过程:分为弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞:A*+AA+A*,A*+B属于横向弛豫过程,虽不会使激发态原子减少,却会使原子发出的自发辐射波列发生无规的相位突变,相位突变引起的波列时间的缩短等效于原子寿命的缩短。由于碰撞的发生完全是随机的,只能了解它们的统计平均性质。设任一原子与其它原子发生碰撞的平均时间间隔为L,它描述碰撞的频繁程度并称为平均碰撞时间。可以证明,平均长度为cL的波列可以等效为振幅呈指数变化的波列,其衰减常数为L。碰撞过程和自发辐射过程同样引起谱线加宽。洛仑兹线型函数,L=1/(L)----碰撞线宽对于气体工作物质,在气压不太高时,实验证明L与气压p成正比:L=p。在气体工作物质中,均匀加宽来源于自然加宽和碰撞加宽,合并后,得到均匀加宽线型函数对于一般气体激光介质,均匀加宽主要由