激光医学

激光医学

1.世界上第一台激光器是在何时何地由谁研制成功的？

1960年美国科学家梅曼（Maiman）在加利福尼亚州休斯研究所，研制成功了世界上第一台“红宝石激光器”。

2.激光的全称？

激光的全称为“受激辐射光放大”，英文light amplification by stimulated emission of radiation，简称laser。

3.激光的本质是什么？

激光和普通光并无本质上的差别，它们都是电磁波，都具有波粒二象性。

4.电磁波和辐射能。

根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。若在空间某一区域存在周期性变化的电场，在它邻近的区域则会产生周期性变化的磁场。这种变化的磁场又在较远的区域引起变化的电场。如此下去，变化的电场和磁场不断地交替产生，使变化的电磁场由近至远传播出去，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。

辐射能是指以电磁波的形式传播的能量。

5.哪些现象证明了光具有波动性？

光在传播过程中的干涉、衍射和偏振现象，有力地证明了光具有波动性。

干涉是波动的基本特征，产生干涉现象的波叫相干波。所谓干涉是指两列相干波相遇，在叠加的区域出现波的强度重新稳定的分布，在某些区域合振动始终加强，而在另一些区域合振动始终减弱的现象。

衍射现象是指光通过夹缝后，传播方向发生了改变，这种现象在激光的发射中也存在。

光的干涉现象和衍射现象说明光具有波动的性质，但还没有说明光是横波还是纵波。光的偏振现象则可以说明光是横波，即振动方向与传播方向相垂直。

6.原子的能级、基态、激发态。

根据玻尔理论可得，原子的能量是按绕核旋转的电子的不同轨道半径一级一级分开的。我们把代表不同原子能量值的档级称为能级。其中，原子的最低能级称为基态，除此以外的高能级称为激发态。

7.什么是自发辐射？原子从高能级跃迁到低能级有哪些释放能量的方法？

原子不受外界影响时，处于高能级的原子有一定的几率自发地向低能级跃迁而发光，这种发光过程称为自发辐射。

原子由高能级跃迁到低能级，除了自发辐射外，还可以无辐射跃迁的方式，将能量以热或其他非辐射方式释放。

8.受激辐射与光放大。△

处于激发态的原子，若在其发生自发辐射之前收到频率恰好为E2-E1=hυ21的外来光子激发作用，就有可能从高能级E2跃迁到低能级E1，同时辐射出一个与外来光子同频率、同相位、同方向的光子，这种现象称为受激辐射。

在受激辐射中，通过一个入射光子的作用，可以得到两个特征相同的光子。这两个光子再引发其他原子受激辐射，得到更多的特征完全相同的光子，这个现象称为光放大。

9.受激吸收。

当能量为hυ21 = E2-E1的外来光子外物质中传播时，一方面可能引起受激辐射，形成光放大过程；另一方面也可能被处于基态能级上的原子所吸收，使后者跃迁到激发态上去，从而使物质中传播的光子因吸收而减少，称为受激吸收。

10.简述激光产生的三要素。

激光产生的三要素包括了：激励源（又称泵浦原），工作物质（又称激活媒质），以及光学谐振腔。

11.简述激光的基本特征。

激光主要有四大基本特征，即单色性好，相干性好，方向性强，亮度高。

激光的单色性好是由产生激光的三方面而决定的：①激光是受激辐射，其辐射中心频率只有一个，具有一定的谱线宽度；②激活媒质具有亚稳态的特殊结构；③由于光学谐振腔具有选频作用，所以激光器中工作物质受激辐射发出的光波，在Δυ范围内只有满足谐振腔共振条件的频率才能形成激光输出。

相干性可分为时间相干性和空间相干性。激光的时间相干性好就是指光源的单色性好；激光的空间相干性好是指由于激光器的光学谐振腔的特殊作用，使得在激光波场的范围内，相干面积很大，激光光束截面上的各部分都是相干波源。

激光的方向性好是指激光束的发散角很小，这意味着可以把光束传播到很远的距离而仍然确保足够的强度。

由于激光具有方向性好这一特性，因此其输出端面积比普通光源发光面积小得多，发光立体角也比普通光源小得多。于是激光的能量在空间上高度集中，故其亮度（辐射亮度）远高于普通光。

12.激光器按工作物质可分为哪几类，各有哪些代表？

受激发光的工作物质按其物态特性可分为固体、气体、液体和半导体四大类，故激光器也可分为以下四类：

①固体激光器。如红宝石激光器、钕玻璃激光器等；

②气体激光器。如氦-氖激光器、二氧化碳激光器和Ar+激光器等；

③液体激光器。如若丹明6G染料激光器；

④半导体激光器。可分为电注入式、光泵式和高能电子束式半导体激光器。

13.Nd:YAG激光治疗机、氦-氖激光治疗机、二氧化碳激光治疗机、KTP/YAG双波长激光器的

工作物质、波长、激励方式、导光系统及主要临床应用。

Nd:YAG激光治疗机

工作物质：掺钕钇铝石榴石（英文缩写：Nd:YAG）

激光波长：1064nm

激励方式：光激励

导光系统：普遍采用光导纤维的导光系统

临床应用：常用作手术刀，进行体表和内腔手术。

氦-氖激光治疗机

工作物质：氦气和氖气，其中前者为辅助气体，后者为发射激光的气体

激光波长：632.8nm

激励方式：高压直流放电

导光系统：一般采用原光束、扩束和导光纤维三种导光系统

临床应用：其发出的激光属弱激光，临床应用包括原光束直接照射、扩束照射或导光纤维进行针灸和理疗等。

二氧化碳激光治疗机

工作物质：二氧化碳气体，辅助物质有氮气、氦气、氙气和氢气等

激光波长：10.6μm

激励方式：电激励

导光系统：均采用导光关节臂传输激光