习题12解答第十二章激光及其医学应用1.光与物质相互作用有哪三种基本过程？各有何特点？答：三种基本过程分别是自发辐射、受激吸收、受激辐射。自发辐射指原子处于高能级E时，由于能量较高不稳定，原子会自发地跃迁到低能级E上，并放出一个能量为hv=Ez一E,的光子；受激吸收指当原子处于低能级E时，如果收到光的照射且光频满足hv=E2一E1则原子就可能吸收这个光子的能量，并跃迁到较高能级E2上；受激辐射指当原子处于高能级E2时，如果在自发辐射之前，受到频率满足hv=E2-E，的外来光子的诱发作用，就可能从高能级E2向低能级E，跃迁，同时向外发射一个与入射光子性质完全相同的光子。2.何为实现粒子数反转分布？一般情况下如何实现？答：粒子数反转分布指的是处于高能级的原子数目要多于处于低能级的原子数目。可以利用亚稳态实现粒子数反转分布。因为激发态寿命很短，不稳定，但有些物质的原子从高能级回到低能级之前，可在亚稳态上停留较长时间，从而实现亚稳态和基态间粒子数的反转分布。3．请简述激光的特点。答：激光的特点是(1)方向性好：(2)亮度高、强度大：(3)单色性好：(4)相干性高。4．激光器一般由哪几部分构成？按工作物质分类，有哪几类？各自特点如何？答：激光器由三个基本部分组成：工作介质、激励源、光学谐振腔。按工作物质分类，可将激光器分为：固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。各自特点如下：(1)固体激光器：器件小、坚固、使用方便、输出功率大；(2)气体激光器：结构简单、造价低、操作方便、工作介质均匀、光束良好，以及能长时间较稳定地连续工作：(3)液体激光器：工作原理更复杂，突出优点是输出波长连续可调且覆盖面宽：(4)半导体激光器：体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固。5．请简述激光的生物作用或效应。答：(1)机械作用：(2)热作用；(3)光化效应；(4)电磁场效应；(5)生物刺激效应。6.激光在医学领域有哪些主要应用？答：（1)激光在基础医学研究中的应用：一是用激光微采束破坏待测定物质的功能单位，使其局部受损，进而研究其功能的变化；二是在不破坏受照物质的前提下，使用一定剂量的激光照射待测物质，然后收集反馈回来的光学信息，从而可以得到待测物的组分、结构和空间构象等内容：(2)激光诊断：如激光荧光光谱术、激光拉曼光谱分析术、激光全息术、激光散斑分析术、激光多普勒测速术、激光流动式细胞分析术、激光干涉术、激光透照术、激光偏振术等；（3激光治疗：大体可分为激光手术治疗、激光非手术治疗、激光光敏治疗三类
习题 12 解答 第十二章 激光及其医学应用 1. 光与物质相互作用有哪三种基本过程？各有何特点？ 答：三种基本过程分别是自发辐射、受激吸收、受激辐射。 自发辐射指原子处于高能级𝐸2时，由于能量较高不稳定，原子会自发地跃迁到低能 级𝐸1上，并放出一个能量为ℎ𝜈 = 𝐸2 − 𝐸1的光子； 受激吸收指当原子处于低能级𝐸1时，如果收到光的照射且光频满足ℎ𝜈 = 𝐸2 − 𝐸1， 则原子就可能吸收这个光子的能量，并跃迁到较高能级𝐸2上； 受激辐射指当原子处于高能级𝐸2时，如果在自发辐射之前，受到频率满足ℎ𝜈 = 𝐸2 − 𝐸1的外来光子的诱发作用，就可能从高能级𝐸2向低能级𝐸1跃迁，同时向外发射一个与入 射光子性质完全相同的光子。 2. 何为实现粒子数反转分布？一般情况下如何实现？ 答：粒子数反转分布指的是处于高能级的原子数目要多于处于低能级的原子数目。 可以利用亚稳态实现粒子数反转分布。因为激发态寿命很短，不稳定，但有些物质 的原子从高能级回到低能级之前，可在亚稳态上停留较长时间，从而实现亚稳态和基态 间粒子数的反转分布。 3. 请简述激光的特点。 答：激光的特点是(1)方向性好；(2)亮度高、强度大；(3)单色性好；(4)相干性高。 4. 激光器一般由哪几部分构成？按工作物质分类，有哪几类？各自特点如何？ 答：激光器由三个基本部分组成：工作介质、激励源、光学谐振腔。 按工作物质分类，可将激光器分为：固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导 体激光器。各自特点如下： (1)固体激光器：器件小、坚固、使用方便、输出功率大； (2)气体激光器：结构简单、造价低、操作方便、工作介质均匀、光束良好，以及能 长时间较稳定地连续工作； (3)液体激光器：工作原理更复杂，突出优点是输出波长连续可调且覆盖面宽； (4)半导体激光器：体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固。 5. 请简述激光的生物作用或效应。 答：(1)机械作用；(2)热作用；(3)光化效应；(4)电磁场效应；(5)生物刺激效应。 6. 激光在医学领域有哪些主要应用？ 答：(1)激光在基础医学研究中的应用：一是用激光微米束破坏待测定物质的功能单位， 使其局部受损，进而研究其功能的变化；二是在不破坏受照物质的前提下，使用一定剂 量的激光照射待测物质，然后收集反馈回来的光学信息，从而可以得到待测物的组分、 结构和空间构象等内容； (2)激光诊断：如激光荧光光谱术、激光拉曼光谱分析术、激光全息术、激光散斑分 析术、激光多普勒测速术、激光流动式细胞分析术、激光干涉术、激光透照术、激光偏 振术等； (3)激光治疗：大体可分为激光手术治疗、激光非手术治疗、激光光敏治疗三类
激光的安全防护应该采取哪些主要措施？7.答：（1)除非在特殊情况下，一般都必须在密闭室内使用激光器；(2)不要直视激光光束，对大功率红外或紫外的不可见光尤其要注意；(3)操作激光时不要戴手表、首饰等反射较强的饰物：(4)任何时候都不要忘记戴防护镜；(5)对不可见的激光关闭后应用IR或UV卡检查一下是否真的关闭：(6)激光器工作时要将不用的光导入到光束垃圾桶；(7)对自制的光路部分最好用一个防护罩罩起来：(8)保持光路高度在人的视线以下，工作时弯腰、低头或捡地上的东西都是非常危险的;(9)激光工作地点的门口和室内要贴上警示标签；(10)所有激光器操作人员必须经过培训才能上岗。（欧阳君）
7. 激光的安全防护应该采取哪些主要措施？ 答：(1)除非在特殊情况下，一般都必须在密闭室内使用激光器； (2)不要直视激光光束，对大功率红外或紫外的不可见光尤其要注意； (3)操作激光时不要戴手表、首饰等反射较强的饰物； (4)任何时候都不要忘记戴防护镜； (5)对不可见的激光关闭后应用 IR 或 UV 卡检查一下是否真的关闭； (6)激光器工作时要将不用的光导入到光束垃圾桶； (7)对自制的光路部分最好用一个防护罩罩起来； (8)保持光路高度在人的视线以下，工作时弯腰、低头或捡地上的东西都是非常危险 的； (9)激光工作地点的门口和室内要贴上警示标签； (10)所有激光器操作人员必须经过培训才能上岗。 （欧阳君）