激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用完美課課件

1、激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用第十八章激光及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用第十八章教學(xué)基本要求掌握激光的基本原理與特性。理解激光的生物作用。了解激光在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究與臨床中的應(yīng)用、醫(yī)用激光器、激光的危害與防護(hù)等方面的知識(shí)。教學(xué)基本要求掌握激光的基本原理與特性。 激光（laser）是受激輻射光放大（light amplification by stimulated emission of radiation）的簡(jiǎn)稱，愛(ài)因斯坦在1916年提出了“受激輻射”的理論假設(shè)，預(yù)言受激輻射（stimulated radiation）的存在和光放大的可能。湯斯于1954年制成受激輻射微波放大器，梅曼于1960年制

2、成世界上第一臺(tái)激光器紅寶石激光器。1961年9月我國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器在中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所誕生，1964年12月著名科學(xué)家錢學(xué)森給laser起了中文名字“激光”。 激光（laser）是受激輻射光放大（light第一節(jié) 激光的基本原理一、粒子的能級(jí)與輻射躍遷（1） 能級(jí): 構(gòu)成物質(zhì)的粒子（分子、原子、離子等）的不同的能量狀態(tài)，稱能級(jí)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能級(jí)（或能態(tài)）。（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能級(jí)稱為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。1. 粒子的能級(jí)與平均壽命E1E2E3E4 En第一節(jié) 激光的基本原理一、粒子的能級(jí)與輻射躍遷（1） 能級(jí)（3） 平均壽命與亞穩(wěn)態(tài)：大量粒子在某激發(fā)態(tài)停留時(shí)間

3、的平均值稱為該激發(fā)態(tài)的平均壽命，一般約10-9s10-7s。某些粒子的激發(fā)態(tài)平均壽命較長(zhǎng)，約10-3s10-2s，這種激發(fā)態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。（3） 平均壽命與亞穩(wěn)態(tài)：大量粒子在某激發(fā)態(tài)停留時(shí)間的平均值2. 粒子間的能級(jí)躍遷（1）躍遷：粒子的能級(jí)變化統(tǒng)稱為躍遷。粒子在能級(jí)之間實(shí)現(xiàn)躍遷必然伴隨與外界交換能量的過(guò)程。 躍遷只在滿足“選擇定則”的能級(jí)之間才能實(shí)現(xiàn)，各能級(jí)之間躍遷的概率并不一致。（2）輻射躍遷：以光能形式吸收或釋放稱為輻射躍遷或光輻射。（3）無(wú)輻射躍遷：以非光能形式吸收或釋放稱為無(wú)輻射躍遷。2. 粒子間的能級(jí)躍遷（1）躍遷：粒子的能級(jí)變化統(tǒng)稱為躍遷。（4）受激吸收：當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，處于低能級(jí)

4、E1的粒子吸收一個(gè)能量hv=E2-E1的光子而向高能級(jí)E2躍遷的過(guò)程。（5）自發(fā)輻射：自發(fā)地從激發(fā)態(tài)向較低能態(tài)躍遷同時(shí)釋放出光子的過(guò)程。E1E2hv=E2-E1E1E2hv=E2-E1（4）受激吸收：當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，處于低能級(jí)E1的粒子吸收一個(gè)（6）受激輻射：一個(gè)處于高能級(jí)E2的粒子受到一個(gè)能量hv =E2-E1的光子“誘發(fā)”而躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)釋放一個(gè)與“誘發(fā)”光子特性完全相同的光子的過(guò)程。 在光與粒子系統(tǒng)相互作用所實(shí)際發(fā)生的輻射躍遷中，以上三種基本過(guò)程總是不可分割地同時(shí)存在。然而在不同的條件下它們各自發(fā)生的概率不同，因此總的宏觀效果也不同。究竟哪一種躍遷占優(yōu)勢(shì)?這要由系統(tǒng)中各能級(jí)上分布

5、的粒子數(shù)情況決定。 E1E2hv=E2-E1hvhv（6）受激輻射：一個(gè)處于高能級(jí)E2的粒子受到一個(gè)能量hv =二、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布1. 粒子數(shù)按能級(jí)分布 在溫度為T的熱平衡態(tài)，系統(tǒng)中粒子數(shù)按能級(jí)服從玻耳茲曼能量分布定律。 設(shè)處于高能級(jí)E2與低能級(jí)E1的粒子數(shù)密度分別為N2與N1，而在兩能級(jí)間躍遷時(shí)，各自變化N2與N1，有: N2N1，N2/N11的分布。 這種分布在輻射躍遷中將使受激輻射占優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)對(duì)入射光將有光放大的效果。 E1E22. 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：粒子數(shù)在能級(jí)上能實(shí)E1E3E2 (亞穩(wěn)態(tài))（2）實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布的兩個(gè)條件 介質(zhì)有兩個(gè)以上與反轉(zhuǎn)分布有關(guān)且有亞穩(wěn)態(tài)的能級(jí)結(jié)構(gòu)

6、，這種能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)稱為激活介質(zhì)； 有外界能源供給能量，使在正常分布下處于低能態(tài)的大量粒子盡快被激發(fā)或抽運(yùn)到較高能態(tài)。 hv=E2-E1激勵(lì)抽運(yùn)無(wú)輻射躍遷E1E3E2 (亞穩(wěn)態(tài))（2）實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)分布的兩個(gè)條件hv=E全反射鏡半反射鏡 經(jīng)光學(xué)諧振腔輸出的光才是激光。 激光輸出工作物質(zhì)三、光學(xué)諧振腔 1. 光學(xué)諧振腔（1）光學(xué)諧振腔：使受激輻射在有限體積的激活介質(zhì)中能持續(xù)進(jìn)行，光可被反復(fù)放大最終形成穩(wěn)定振蕩的裝置。全半 經(jīng)光學(xué)諧振腔輸出的光才是激光。 激光輸出工作（2）損耗因素 內(nèi)損耗，由于介質(zhì)對(duì)光的折射、散射、吸收等造成的損耗；鏡損耗，由于反射鏡產(chǎn)生的吸收、散射、衍射、透射(包括輸出的

7、激光)等造成的損耗。（3）品質(zhì)因數(shù)Q 式中v 為諧振腔內(nèi)電磁波振蕩頻率， E為諧振腔內(nèi)儲(chǔ)存的能量，P是單位時(shí)間損耗的能量。（2）損耗因素 內(nèi)損耗，由于介質(zhì)對(duì)光的折射、散射、吸2. 激光的模式（電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的振蕩方式）（1）縱向模式（縱模）： 電磁場(chǎng)沿諧振腔軸向（z軸方向）的振蕩方式。 光在腔中來(lái)回反射形成相干疊加，只有滿足特定相位差條件的光才能形成穩(wěn)定的駐波，因此腔中只能允許某些特定頻率的光在其中持續(xù)振蕩。不同的縱模表達(dá)光波在腔內(nèi)軸向不同的駐波場(chǎng)分布。2. 激光的模式（電磁場(chǎng)在腔內(nèi)的振蕩方式）（1）縱向模式（縱 每一種分布稱為一個(gè)橫模. 常用TEMmn來(lái)表示激光橫模，TEM表示電磁波，m、n為

8、正整數(shù)（橫模指數(shù)），m和n分別表示在x和y方向上（軸對(duì)稱情況）光場(chǎng)為零的次數(shù)。（2）橫模：電磁場(chǎng)沿諧振腔徑向（x、y軸方向）的穩(wěn)定分布，即激光束在其橫截面上的光強(qiáng)或光斑分布。激光橫模示意圖 每一種分布稱為一個(gè)橫模. 常用TEMmn來(lái)表（3）無(wú)輻射躍遷：以非光能形式吸收或釋放稱為無(wú)輻射躍遷。某些粒子的激發(fā)態(tài)平均壽命較長(zhǎng)，約10-3s10-2s，這種激發(fā)態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。激光對(duì)生物分子、細(xì)胞組織的作用與效應(yīng)對(duì)輸出激光束的方向給予限定；（1） 能級(jí): 構(gòu)成物質(zhì)的粒子（分子、原子、離子等）的不同的能量狀態(tài)，稱能級(jí)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能級(jí)（或能態(tài)）。激光的生物作用 激光對(duì)生物組織所施加的作用，并存在于由此引發(fā)的一系列

9、理化過(guò)程之中，稱為激光的生物作用。激光照射直接引起機(jī)體發(fā)生光化反應(yīng)的作用稱為光化作用。自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。弱激光對(duì)生物過(guò)程、對(duì)神經(jīng)、通過(guò)體液或神經(jīng)-體液反射而對(duì)全身、對(duì)機(jī)體免疫功能等都有刺激作用，可產(chǎn)生促進(jìn)血紅蛋白的合成，糜蛋白酶的活性，細(xì)菌的生長(zhǎng)，白細(xì)胞的噬菌作用，腸絨毛的運(yùn)動(dòng)，毛發(fā)的生長(zhǎng)，皮膚、黏膜的再生，創(chuàng)傷、潰瘍的愈合，燒傷皮片的長(zhǎng)合，骨折再生，消炎等生物效應(yīng)。（1） 能級(jí): 構(gòu)成物質(zhì)的粒子（分子、原子、離子等）的不同的能量狀態(tài)，稱能級(jí)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能級(jí)（或能態(tài)）。激光是電磁波，激光對(duì)生物組織的作用就是電磁場(chǎng)對(duì)生

10、物組織的作用。設(shè)處于高能級(jí)E2與低能級(jí)E1的粒子數(shù)密度分別為N2與N1，而在兩能級(jí)間躍遷時(shí)，各自變化N2與N1，有: N2N1，N2/N11的分布。介質(zhì)有兩個(gè)以上與反轉(zhuǎn)分布有關(guān)且有亞穩(wěn)態(tài)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，這種能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)稱為激活介質(zhì)；二是可使細(xì)胞功能從不同方向的偏離恢復(fù)正常。第一節(jié) 激光的基本原理利用激光照射運(yùn)動(dòng)物體所發(fā)生的光多普勒效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。激光經(jīng)透鏡或顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)聚焦后可形成強(qiáng)度很高而光斑直徑在微米量級(jí)的微光束。在溫度為T的熱平衡態(tài)，系統(tǒng)中粒子數(shù)按能級(jí)服從玻耳茲曼能量分布定律。使受激輻射光放大過(guò)程能在有限體積的激活介質(zhì)中持續(xù)進(jìn)行，且在滿足閾值條件下形成光振蕩，輸出激光；自

11、由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。 拉曼散射的頻率與瑞利散射的頻率之差稱為拉曼頻移，由于拉曼頻移與物質(zhì)分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與入射光頻率無(wú)關(guān)，故可用拉曼光譜對(duì)生物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。因拉曼散射的強(qiáng)度只有瑞利散射的萬(wàn)分之一，一般不易觀測(cè)到。只有用高強(qiáng)度、高單色性以及譜線范圍寬廣的激光作激發(fā)光源，才使激光拉曼光譜具有實(shí)用意義。（3）激光拉曼光譜技術(shù) 當(dāng)光子與物質(zhì)分子相互作用時(shí)，除有與入射光頻率相同的瑞利散射線外，還有由于非彈性碰撞而在其譜線兩側(cè)對(duì)稱分布的散射光，這種散射稱為拉曼散射。與普通激光器基于分子、原子能級(jí)間躍遷產(chǎn)生激光不

12、同，自由電子激 激光多普勒血流計(jì)可用于對(duì)人體甲皺、口唇、舌尖微循環(huán)與視網(wǎng)膜微血管等的血流速度進(jìn)行檢測(cè)。 激光多普勒電泳是應(yīng)用激光多普勒效應(yīng)與電泳技術(shù)結(jié)合的一種分析、檢測(cè)新技術(shù)，可快速自動(dòng)準(zhǔn)確地測(cè)量生物細(xì)胞及大分子的電泳遷移率、表面電荷、擴(kuò)散系數(shù)等重要參量。 激光多普勒技術(shù)還用于對(duì)巨細(xì)胞質(zhì)流、精子活力、眼球運(yùn)動(dòng)、耳聽(tīng)力等的測(cè)定。（4）激光多普勒技術(shù) 利用激光照射運(yùn)動(dòng)物體所發(fā)生的光多普勒效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。 激光多普勒血流計(jì)可用于對(duì)人體甲皺、口唇、舌尖微循 激光具有高度的時(shí)間與空間相干性，以它作光源才使全息術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。激光全息顯微技術(shù)是激光全息術(shù)與光學(xué)顯微系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物。它具有分辨率高、像差小、景

13、深大、能對(duì)活標(biāo)本進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察等優(yōu)點(diǎn)，被用于對(duì)細(xì)胞的觀測(cè)分析。（5）激光全息顯微技術(shù)全息術(shù) 利用光的干涉在底片上記錄被攝物體反射光的頻率、強(qiáng)弱與相位信息，再利用光的衍射重現(xiàn)被攝物體的三維空間圖像的技術(shù)。 除上述外，激光掃描共焦顯微術(shù)、鏡還有激光熒光顯微技術(shù)、激光漂白熒光恢復(fù)測(cè)量技術(shù)、激光掃描細(xì)胞計(jì)等激光技術(shù)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究。 激光具有高度的時(shí)間與空間相干性，以它作光源才使全生物組織在激光照射下吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高，這即是熱作用。激光的特性可概括為兩大方面:一、粒子的能級(jí)與輻射躍遷（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能級(jí)稱為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。激光照射直接引起機(jī)體發(fā)生光化反應(yīng)的作用稱

14、為光化作用。弱激光對(duì)生物過(guò)程、對(duì)神經(jīng)、通過(guò)體液或神經(jīng)-體液反射而對(duì)全身、對(duì)機(jī)體免疫功能等都有刺激作用，可產(chǎn)生促進(jìn)血紅蛋白的合成，糜蛋白酶的活性，細(xì)菌的生長(zhǎng)，白細(xì)胞的噬菌作用，腸絨毛的運(yùn)動(dòng)，毛發(fā)的生長(zhǎng)，皮膚、黏膜的再生，創(chuàng)傷、潰瘍的愈合，燒傷皮片的長(zhǎng)合，骨折再生，消炎等生物效應(yīng)。鏡損耗，由于反射鏡產(chǎn)生的吸收、散射、衍射、透射(包括輸出的激光)等造成的損耗。（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能級(jí)稱為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。譜線寬度是衡量單色性好壞的標(biāo)志，譜線寬度越窄，顏色越純，則單色性越好。（2）基態(tài)與激發(fā)態(tài)：粒子最低的能級(jí)稱為基態(tài)，其他的能級(jí)狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。生物組織在激光照射下吸收光能轉(zhuǎn)化為

15、熱能，溫度升高，這即是熱作用。躍遷只在滿足“選擇定則”的能級(jí)之間才能實(shí)現(xiàn)，各能級(jí)之間躍遷的概率并不一致。激光多普勒血流計(jì)可用于對(duì)人體甲皺、口唇、舌尖微循環(huán)與視網(wǎng)膜微血管等的血流速度進(jìn)行檢測(cè)。弱激光對(duì)生物過(guò)程、對(duì)神經(jīng)、通過(guò)體液或神經(jīng)-體液反射而對(duì)全身、對(duì)機(jī)體免疫功能等都有刺激作用，可產(chǎn)生促進(jìn)血紅蛋白的合成，糜蛋白酶的活性，細(xì)菌的生長(zhǎng)，白細(xì)胞的噬菌作用，腸絨毛的運(yùn)動(dòng)，毛發(fā)的生長(zhǎng)，皮膚、黏膜的再生，創(chuàng)傷、潰瘍的愈合，燒傷皮片的長(zhǎng)合，骨折再生，消炎等生物效應(yīng)。激光經(jīng)透鏡或顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)聚焦后可形成強(qiáng)度很高而光斑直徑在微米量級(jí)的微光束。激光經(jīng)透鏡或顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)聚焦后可形成強(qiáng)度很高而光斑直徑在微米量級(jí)的

16、微光束。第三節(jié) 激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用因此，激光器是目前世界上最亮的光源。（2）橫模：電磁場(chǎng)沿諧振腔徑向（x、y軸方向）的穩(wěn)定分布，即激光束在其橫截面上的光強(qiáng)或光斑分布。在溫度為T的熱平衡態(tài)，系統(tǒng)中粒子數(shù)按能級(jí)服從玻耳茲曼能量分布定律。生物組織在激光照射下吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高，這即是熱作用。生物組織在激光照射下吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度升高，這即是熱作用。由于供能形式不同，激勵(lì)裝置可有電子注入、光學(xué)泵浦、氣體放電泵浦、粒子束泵浦、化學(xué)泵浦、熱泵、核泵以及用一種激光器去泵浦另一種激光器等等之分。弱激光對(duì)生物過(guò)程、對(duì)神經(jīng)、通過(guò)體液或神經(jīng)-體液反射而對(duì)全身、對(duì)機(jī)體免疫功能等都有刺激作用，可產(chǎn)生促進(jìn)血紅

17、蛋白的合成，糜蛋白酶的活性，細(xì)菌的生長(zhǎng)，白細(xì)胞的噬菌作用，腸絨毛的運(yùn)動(dòng)，毛發(fā)的生長(zhǎng)，皮膚、黏膜的再生，創(chuàng)傷、潰瘍的愈合，燒傷皮片的長(zhǎng)合，骨折再生，消炎等生物效應(yīng)。（6）受激輻射：一個(gè)處于高能級(jí)E2的粒子受到一個(gè)能量hv =E2-E1的光子“誘發(fā)”而躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)釋放一個(gè)與“誘發(fā)”光子特性完全相同的光子的過(guò)程。光在腔中來(lái)回反射形成相干疊加，只有滿足特定相位差條件的光才能形成穩(wěn)定的駐波，因此腔中只能允許某些特定頻率的光在其中持續(xù)振蕩。只有用高強(qiáng)度、高單色性以及譜線范圍寬廣的激光作激發(fā)光源，才使激光拉曼光譜具有實(shí)用意義。（2）輻射躍遷：以光能形式吸收或釋放稱為輻射躍遷或光輻射。非熱損傷 機(jī)械

18、作用導(dǎo)致的沖擊波對(duì)組織的損傷，甚至遠(yuǎn)距離損傷；湯斯于1954年制成受激輻射微波放大器，梅曼于1960年制成世界上第一臺(tái)激光器紅寶石激光器。激光的時(shí)間相干性很好 ,空間相干性也很好。弱激光對(duì)生物過(guò)程、對(duì)神經(jīng)、通過(guò)體液或神經(jīng)-體液反射而對(duì)全身、對(duì)機(jī)體免疫功能等都有刺激作用，可產(chǎn)生促進(jìn)血紅蛋白的合成，糜蛋白酶的活性，細(xì)菌的生長(zhǎng)，白細(xì)胞的噬菌作用，腸絨毛的運(yùn)動(dòng)，毛發(fā)的生長(zhǎng)，皮膚、黏膜的再生，創(chuàng)傷、潰瘍的愈合，燒傷皮片的長(zhǎng)合，骨折再生，消炎等生物效應(yīng)。用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的激光技術(shù)光化作用導(dǎo)致的光化激活組織，發(fā)生光化反應(yīng)造成對(duì)組織的損傷等。激光器由于其輸出端發(fā)光面積小，光束發(fā)散角小，輸出功率大，而使其亮度高

19、，尤其是超短脈沖激光的亮度可比普通光源高出1012倍1019倍。自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。激光經(jīng)透鏡或顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)聚焦后可形成強(qiáng)度很高而光斑直徑在微米量級(jí)的微光束。強(qiáng)激光與弱激光 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光對(duì)被其照射之生物組織，若能直接造成不可逆性損傷的激光者稱其為強(qiáng)激光；由于供能形式不同，激勵(lì)裝置可有電子注入、光學(xué)泵浦、氣體放電泵浦、粒子束泵浦、化學(xué)泵浦、熱泵、核泵以及用一種激光器去泵浦另一種激光器等等之分。在溫度為T的熱平衡態(tài)，系統(tǒng)中粒子數(shù)按能級(jí)服從玻耳茲曼能量分布定律。介質(zhì)有兩個(gè)以上與反轉(zhuǎn)分布有關(guān)且有亞穩(wěn)態(tài)的能級(jí)結(jié)構(gòu)，這種能

20、實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的介質(zhì)稱為激活介質(zhì)；激光經(jīng)透鏡或顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)聚焦后可形成強(qiáng)度很高而光斑直徑在微米量級(jí)的微光束。自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。激光多普勒電泳是應(yīng)用激光多普勒效應(yīng)與電泳技術(shù)結(jié)合的一種分析、檢測(cè)新技術(shù)，可快速自動(dòng)準(zhǔn)確地測(cè)量生物細(xì)胞及大分子的電泳遷移率、表面電荷、擴(kuò)散系數(shù)等重要參量。讓染色細(xì)胞在穩(wěn)定的液體流動(dòng)中排隊(duì)成行，逐個(gè)依次恒速通過(guò)激光束的焦斑區(qū)。非熱損傷 機(jī)械作用導(dǎo)致的沖擊波對(duì)組織的損傷，甚至遠(yuǎn)距離損傷；激光多普勒技術(shù)還用于對(duì)巨細(xì)胞質(zhì)流、精子活力、眼球運(yùn)動(dòng)、耳聽(tīng)力等的測(cè)定。（1） 能級(jí): 構(gòu)成物質(zhì)的粒子（分子

21、、原子、離子等）的不同的能量狀態(tài)，稱能級(jí)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能級(jí)（或能態(tài)）。究竟哪一種躍遷占優(yōu)勢(shì)?這要由系統(tǒng)中各能級(jí)上分布的粒子數(shù)情況決定。弱激光對(duì)生物過(guò)程、對(duì)神經(jīng)、通過(guò)體液或神經(jīng)-體液反射而對(duì)全身、對(duì)機(jī)體免疫功能等都有刺激作用，可產(chǎn)生促進(jìn)血紅蛋白的合成，糜蛋白酶的活性，細(xì)菌的生長(zhǎng)，白細(xì)胞的噬菌作用，腸絨毛的運(yùn)動(dòng)，毛發(fā)的生長(zhǎng)，皮膚、黏膜的再生，創(chuàng)傷、潰瘍的愈合，燒傷皮片的長(zhǎng)合，骨折再生，消炎等生物效應(yīng)。第三節(jié) 激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用激光多普勒血流計(jì)可用于對(duì)人體甲皺、口唇、舌尖微循環(huán)與視網(wǎng)膜微血管等的血流速度進(jìn)行檢測(cè)。激勵(lì)裝置也稱泵浦源，其作用就是向工作物質(zhì)提供能量，使激活介質(zhì)中的粒子被抽運(yùn)到高能態(tài)上以便實(shí)現(xiàn)粒子

22、數(shù)反轉(zhuǎn)分布。（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：粒子數(shù)在能級(jí)上能實(shí)現(xiàn)N2/N11的分布。普通光源發(fā)出的自然光射向四面八方，常常使用聚光裝置來(lái)改善它的方向性。自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。第一節(jié) 激光的基本原理激光照射直接引起機(jī)體發(fā)生光化反應(yīng)的作用稱為光化作用。激光的生物效應(yīng) 生物組織因受激光照射而出現(xiàn)的各種應(yīng)答性反應(yīng)、效果或變化稱為激光的生物效應(yīng)。（1）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布：粒子數(shù)在能級(jí)上能實(shí)現(xiàn)N2/N11的分布。因此，激光器是目前世界上最亮的光源。因此，激光具有良好的偏振性。（4）受激吸收：當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，處于低能級(jí)E1的粒子吸收一個(gè)能量hv=

23、E2-E1的光子而向高能級(jí)E2躍遷的過(guò)程。激光經(jīng)透鏡或顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)聚焦后可形成強(qiáng)度很高而光斑直徑在微米量級(jí)的微光束。（2）輻射躍遷：以光能形式吸收或釋放稱為輻射躍遷或光輻射。第三節(jié) 激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用它具有分辨率高、像差小、景深大、能對(duì)活標(biāo)本進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察等優(yōu)點(diǎn)，被用于對(duì)細(xì)胞的觀測(cè)分析。生物刺激作用主要是弱激光的作用。（6）受激輻射：一個(gè)處于高能級(jí)E2的粒子受到一個(gè)能量hv =E2-E1的光子“誘發(fā)”而躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)釋放一個(gè)與“誘發(fā)”光子特性完全相同的光子的過(guò)程。對(duì)輸出激光束的方向給予限定；自由電子激光器以真空中的相對(duì)論電子束為工作物質(zhì)，通過(guò)泵浦場(chǎng)（周期磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）的相互作用產(chǎn)生激光。在

24、光與粒子系統(tǒng)相互作用所實(shí)際發(fā)生的輻射躍遷中，以上三種基本過(guò)程總是不可分割地同時(shí)存在。1951年莫茨（Motz）提出運(yùn)動(dòng)速度接近于光速的電子（稱相對(duì)論電子）通過(guò)周期性變化的磁場(chǎng)或電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相干輻射,輻射的頻率取決于電子的速率。第一節(jié) 激光的基本原理它具有分辨率高、像差小、景深大、能對(duì)活標(biāo)本進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察等優(yōu)點(diǎn)，被用于對(duì)細(xì)胞的觀測(cè)分析。光化作用導(dǎo)致的光化激活組織，發(fā)生光化反應(yīng)造成對(duì)組織的損傷等。因拉曼散射的強(qiáng)度只有瑞利散射的萬(wàn)分之一，一般不易觀測(cè)到。激光照射直接引起機(jī)體發(fā)生光化反應(yīng)的作用稱為光化作用。自由電子激光器可以同時(shí)具備高功率、高效率、寬波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍等優(yōu)點(diǎn)。與普通光源相比，激光器所輸出的光能量的特別之處不在于其大小而在于分布特性，即光能量在空間、時(shí)間以