第八章红外与激光.pptVIP

教学目的要求 一、掌握原子光谱、紫外线和红外线辐射的基本规律，及其黑体辐射规律、激光产生的原理。 二、熟悉红外线成像和激光的特性。 三、了解分子光谱，激光的医学应用。 第一节 可见光光谱 第二节 紫外线和红外线成像 四、常用的医用激光器 　　因此，一个入射光子由于引起受激辐射而得到两个同样的光子。继续下去，就得到越来越多的特征相同的光子。受激辐射发出的光就是激光。 （三）亚稳态 某些原子或分子中具有一些特殊能级，处于这些特殊能级上的激发态原子停留的时间要比普通的能级长10万倍左右。 　　通常情况下，工作物质中处于低能级上的粒子数目多，这种正常分布使得光的吸收占优势。通过外界能源的激励，把具有亚稳态的物质粒子大量地从低能级激发到高能级上，使得处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数，使受激辐射占优势。这种情况称为粒子数的反转分布，简称粒子数反转。 （二）粒子数反转 （一）红宝石激光器 　　红宝石激光器是最早制成的激光器，激光工作物质是Al2O3晶体的红宝石棒（如图8-7所示）。棒外面的螺旋管形氙闪光灯使棒中处于基态的铬离子激发到激发态，产生受激辐射而发射出694.3nm的红色激光。红宝石激光器只适合于脉冲式工作。 二 常见的激光器 　　1、构造 　　2、激光工作物质：氦气和氖气按5:1～10:1混合，受激辐射的是氖原子，氦原子传递能量。 （二）氦氖激光器 全反射镜 部分反射镜 毛细管 氦氖气体 直流电源 　　3、工作过程： 　　加直流高压产生辉光放电,使氦原子激发,通过碰撞使氖原子粒子数反转,氖原子受激辐射产生激光. Ne He 基态 亚稳态 放电 碰撞 受激辐射 632.8nm 1、工作物质具有亚稳态； 2、有激励能源，使激光工作物质实现粒子数反转分布； 3、有光学谐振腔，形成光振荡，使激光放大到一定强度而具有稳定输出。 基态 激发态 亚稳态 h? h? h? 激励 光学谐振腔 三、激光器的组成部分（产生激光的条件） （一）固体激光器 （二）气体激光器 （三）半导体体激光器 （四）液体激光器 五、激光的特性 　　与普通光源相比，激光具有以下特点： 　　1、方向性好 　　2、亮度高、能量大 　　3、单色性好 　　4、相干性好 六、激光的生物作用 　　激光与生物组织的相互作用是激光在医学上应用的理论基础，它涉及激光参数和生物组织的机械性质。在医学上所有应用都主要是利用激光以下几个方面的作用： 　　 (一）热效应 　 （二）压强效应 （三）光化效应 　　（四）电磁效应 　　（五）弱激光的刺激作用 第四节 激光的医学应用 　　激光在眼科应用最为成熟；利用激光可治疗肿瘤；激光束细而强度大，可作为激光刀进行外科手术；激光还可用于治疗；利用激光进行荧光分析扩大了荧光分析的范围，而且灵敏度大大提高。激光在医学上的其他应用具有广阔的前景。 全息照相光路图 * 第八章 红外线成像与激光在医学中的应用 第一节 可见光光谱 第二节 紫外线和红外线成像 第三节 激 光 　　光谱 在物质所辐射的电磁波中，一般包含着许多不同的波长成分，经光学分光仪分光后，形成一系列按波长（或频率）顺序排列的谱线。 通过光谱分析，可以检验物质成分及其含量，其精确度高、样品用量极少，可以鉴定10-9g的痕量元素。 一、光谱的分类 （一）按光源发射方式 1.发射（明线）光谱 物体发光直接产生的光谱。 原子中的电子由高能级向低能级跃迁时，辐射出一个光子，大量同类原子发射的光子就形成在黑暗背景中明亮的谱线。 　　2.吸收（暗线）光谱 当连续光谱物质时，如气体或某物质的蒸汽，某些波长的光被物质吸收，在强烈吸收的波长上形成一系列暗线形成的光谱。 （二）按波长分布特点 1.连续光谱；2.线状光谱 （三）按光源物质的结构 1.原子光谱 光谱物质以原子结构所产生的光谱。当原子中的电子受到激发在较高能级跃迁到到较低能级时发射的，原子光谱的表现特征是线状光谱。 2.分子光谱 光谱物质以分子结构所产生的光谱。它是由许多谱线密集形成的光谱带，若干个光谱带形成一个组，在分子光谱可以有若干个组（即由谱线形成谱带，由谱带形成带组）。 二、原子光谱 　　发射光谱：当原子中的电子受到激发，在高能级向低能级间跃迁时发射某种单色光，大量原子同时发射的单色光在黑暗背景上形成若干明亮、分立的谱线，也叫明线光谱。 　　吸收光谱:用波长在一定范围且连续的光谱照射处于原子状态物质，如气体或某物质的蒸