生物光子学复习提纲

第一章

1.试列举激光在生命科学研究或临床诊断及治疗中的应用？举2-3例。

答：激光美容激光治疗近视激光除皱。

2.生物光子学的定义？生物医学光子学与生物医学光学的定义及区别？

答：利用光子学设备和技术解决科研人员、设备研发者、临床医生等在医学、生物以及生物技术领域所遇到的问题。

生物医学光子学可定义为研究所有波长范围的电磁辐射在医学中的应用的科学与技术。而生物医学光学则定义为研究可见光在医学领域中的应用的科学与技术。

3.生物医学光子学发展的物理基础应归功于量子理论的建立，并得益于20世纪一系列

技术革命成果，其中最为重要的是激光技术、微电子技术和纳米技术的发展及应用。第二章(1)

1.光入射到两种折射率不同的介质的分界面将发生反射和折射，反射和折射分别服从

什么定律？

答：反射定律和斯涅耳定律。

2.什么是临界角？入射角等于临界角时会发生什么现象？这种现象有哪些应用？

答：光线从光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角；当入射角为某一数值时，折射角等于90°，此入射角称临界角。入射角等于临界角时会发生全反射现象。

应用有光导纤维，光纤通信。

3.光在光纤中的传播遵循什么定律？光纤在生物光子学和生物医学上的应用有哪些，

试举例说明。

答：遵循全反射定律。应用有光导纤维制成的内窥镜和光导纤维连接的激光手术刀。

4.关于光的本质的描述：

a)光是一种能在真空和介质中以波动形式传播的，由振动的电波和磁波组成的

电磁波，同时也是一种叫做光子的能量包。

b)凡是与光传播有关的各种现象，如衍射、干涉和偏振，必须用波动说来解释；

凡是与光和物质相互作用有关的各种现象，如物质对光的吸收与发射、光电

效应和光散射（康普顿效应），都必须用光子说来解释。

c)光在真空中和介质中的速度不同，二者的比值是介质的折射率。

5.光与分子的相互作用有哪几种？吸收，自发辐射，受激辐射，拉曼散射。

6.描述分子对光子的吸收和发射用爱因斯坦模型。

7.光在真空中的速度为3乘以十的8次方m/s(近似)，而光在某均匀介质中的速度为

2.26x108m/s，则介质的折射率为0.75 。

8.可见光波长范围是：400 -700 nm。

9.光的波粒二象性可以通过爱因斯坦光量子理论的两个基本方程把粒子和波紧密地联

系在一起，这两个方程是E＝hν和p＝(h/λ)。真空中波长为800nm的光，其光子能量为。（普朗克常数h=6.63×10-34 J·s）

第二章(2)

1.什么是激光？激光是哪一年、谁发明的？激光的英文缩写laser的全称是什么？

答：激光=受激辐射光放大。1917年由爱因斯坦最先提出。1960年,美国人Maiman 在加里福尼亚休斯研究所研制成红宝石激光器,这是世界上第一台激光器。

laser的全称是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

2.对激光的发明做出重要贡献的科学家有哪几位？

答：爱因斯坦，Schallow和Townes，Maiman

3.激光产生的条件是什么？激光器是由哪几部分组成的？

答：激光产生的条件是受激辐射，粒子数反转，光学谐振腔，起振条件，稳定震荡条件。激光器是由激活物质，激励装置和光学谐振腔。

4.激光器的常见分类有哪些？

答：泵浦，激光介质，时间特征。

5.光的相干性包括时间相干性和空间相干性。激光具有良好的单色性指的是激光的

相干性好。

6.非线性光学效应是物质对于外加电磁场的响应不是外加电磁场振幅的线性函数的光

学现象。

7.有哪些常见的非线性光学效应？试说出3-5个。

答：高次谐波，光学混频，受激拉曼散射，自聚焦，合频产生，差频产生。

第二章(3)

1.物质是由分子和原子构成的，组成原子和分子的电子的能量只能取一些被允许的

值-即能量量子化条件，此特性源于物质的似波特性。

2.分子的能量分为四部分，即电子、振动、转动和平动。只有电子、振动和转动能级

是量子化的，即具有离散值。

3.电子能级和振动能级在生物光子学中有重要的作用，它们是光谱学、生物医学成像、

生物传感及流式细胞仪的重要组成部分。

4.光谱学研究不同波长下物质对光的吸收和辐射；跃迁强度和波长的关系曲线称为光

谱。

5.生物光子学上常用的光谱技术包括电子能级光谱和振动能级光谱。

6.光谱仪中使用色散元件如棱镜或衍射光栅，把不同频率的光分到不同的空间方向上。

7.常见的电子能级光谱技术有哪些？

答：电子能级吸收光谱，电子能级发射光谱，电子能级反射光谱。

8.常见的振动能级光谱技术有哪两种？

答：拉曼光谱和红外光谱。

9.在拉曼散射中，入射光子和散射光子的能量差为分子的振动基态与激发态能级差。

10.当光通过物质时，除了光的透射和物质对光的吸收外，还可以观测到物质对光的散

射现象。当光子与物质中的原子或分子发生弹性散射时，产生瑞利散射或廷德耳散射现象；当光子与物质中的分子发生非弹性散射时，产生拉曼散射现象。

11.当光子与物质中的原子或分子发生( )散射时，产生瑞利散射或廷德耳散射现象；

当光子与物质中的分子发生( )散射时，产生拉曼散射现象。本题空格中应填上的两个词是A。

A 弹性非弹性

B 非弹性弹性

C 弹性弹性

D 非弹性非弹性

第三章

1.细胞的功能是什么？

答：细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位。由膜包围的原生质团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流；是构成有机体的基本单位，具有自我复制的

能力，是有机体生长发育的基础；是代谢与功能的基本单位，具有完整的代谢

和调节体系，不同的细胞执行不同的功能；是遗传的基本单位，具有发育的全

能性。

2.细胞膜的功能是什么？

答：为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；选择性的物质运输，包括代谢