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光疗法

一、概述

应用日光辐射或者人工光源（包括可见光、红外线、紫外线和激光）治疗疾病的方法称为光疗法（phototherapy）。2世纪出现的日光疗法是最早关于光疗法的记载，18世纪末至19世纪中，人工光源的光疗法相继形成。在人工光源的不断发展中，其被应用于康复、临床、保健等多个领域，逐渐成为物理治疗学中不可或缺的组成部分。

（一）光的本质

光是一种具有波-粒二重性的物质，即光是由电荷振动产生的电磁波，同时又是由光量子组成的粒子流。因此，光既具有波长、频率、反射、折射、干涉等电磁波特性，也具有能量、吸收、光电效应、光压等量子特性。

（二）光的产生

1.自发辐射?物质内的原子和分子具有一定的内能，而且只能处于某些不连续的能量状态。一般情况下，大多数分子或原子处在能量最低的运动状态，也就是基态。当物质受到外界作用之后，会从外界吸收大量能量，许多分子和原子则由基态过渡到能量较高的状态，即激发态。处在激发态的分子或原子极不稳定，会自发地从激发态过渡到下能级或跳回基态，多余的能量会以光子的形式向四周发散，这种发射称为光的自发辐射。红外线、可见光和紫外线即是通过自发辐射产生的。

2.受激辐射?某些物质由于内部结构的关系，其中的原子或分子被激发到激发态后，不能立刻回到基态，而是很快过渡到某个或某几个寿命较长的中间状态，即亚稳态。处于亚稳态的原子或分子在外来光的诱发下会跳到基态或某个下能级，在这个过程中会放出光子，在受激过程中发出的光子使外来光得到反复地加强和放大，形成束状的相干光，这种发射称为光的受激辐射。激光即是通过受激辐射产生的。

（三）光谱

光谱是电磁波谱中的一小部分，位于无线电波和X射线之间，波长为1000μm～180nm（图4-5-1）。按照波长从长到短分为红外线、可见光、紫外线三部分。可见光位于光谱的中间，由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种单色光组成，波长为400～760nm。红外线和紫外线均为不可见光线，位于光谱的两端。红外线位于红光之外，波长最长，分为长波和短波两部分。紫外线位于紫光之外，波长最短，分为长波、中波、短波三部分。

图4-5-1光谱

（四）光的能量

光的能量E=h·f或E=h·c/λ。其中，E为光子的能量，单位尔格（erg）；h为普朗克常数（6.62×10?-27?erg·s）；f为光的频率，单位赫兹（Hz）；c为光速（3×10?10?cm/s）；λ为光的波长，单位微米（μm）、纳米（nm）。因此，光的能量与光的频率成正比，与光的波长成反比。常用的人工光源中，由于其波长和频率不同，则光的能量不同，因此作用于机体时的作用有明显差别。

（五）光的传播

1.光的反射?光传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，称为光的反射。光疗仪器上的反射罩即是利用光的反射原理设计的，通过反射罩将光源辐射出的能量尽量均匀地集中于照射野。

当光由光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质内的现象，称为光的全反射。紫外线石英导子的设计即是利用光的全反射原理，使紫外线灯辐射出的光通过导子到达照射野。

2.光的折射?光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折，称为光的折射。折射角的大小与两种介质的密度差成正相关，与光的波长成负相关。

3.光的吸收和穿透

（1）光的吸收光在物质中传播时，光能为物质所吸收的现象，称为光的吸收。光被物质吸收后，光能可转化为热能、生物能、化学能，从而发生一系列物理和化学变化。

当光的能量较小时，仅能使物质的分子或原子发生旋转或振动，从而将光能转化为热能，如红外线、红光；当光的能量较大时，可使物质的分子或原子产生光化反应，从而将光能转化为生物能、化学能，如紫外线。

（2）光的穿透光在物质中的传递，称为光的穿透。光的穿透能力与光被吸收的多少成反比，光被吸收得越多，穿透能力越差。不同光穿透人体的深度见图4-5-2。

图4-5-2不同光穿透人体的深度

水易吸收红外线，而使紫外线透过；红玻璃不吸收红光而使其透过，故可在白炽灯外加红色滤光板，以获得红光；石英玻璃不吸收紫外线，故石英可用于制作紫外线灯管或导子；绿玻璃吸收紫外线和红外线，可用于制作光疗的防护眼镜。

（六）光化学效应

光化学效应是指物质的分子吸收了外来光子的能量后激发的化学反应。通常情况下，波长700nm以下的可见光和紫外线引发的光化学效应具有重要意义。

1.光分解改变?当光子的能量很大，超过原子或基团之间的键能，会引起化学键的断裂，使物质发生分解的过程。如变色眼镜是利用光照使眼镜中的溴化银分解为银和溴，眼镜颜色变深；但在光照减弱后，银和溴在氧化铜的作用下重新化合为溴化银，眼镜颜色变浅。

2.光合作用?光合作用是在光的作用下，植物将自然界中的无机物变为有机物并释放氧的过程。

3.光聚合作用