文档介绍：激光原理与激光束的传输与变换
王成
激光与光子生物医学研究所
上海交通大学
主要参考书籍
伍长征等。激光物理学。复旦大学出版社。1989
吕百达。激光光学光束传输变换与光腔物理。高等教育出版社。2003
朱箐。激光医学。上海科学技术出版社。2003
刘敬海,徐荣甫。激光器件与技术。北京理工大学出版社。1995
。孙文,姜泽文译。固体激光工程。科学出版社。2003。
本课主要内容
光子和光子学
激光的产生及其基本性质
激光器工作原理和激光器件
激光的传输与变换
激光器的基本技术
激光生物医学原理
光子和光子学
光子与电子的异同:
不同点:
电子是物质,光子是能量
×10-31kg、×10-19k.
光子没有质量也没有电荷
电子有大小,光子没有大小
相同点:
都具有波长,具有波动性等
光子和光子学
光子学也可称光电子学,它是研究以光子代替电子作为信息载体和能量载体的科学,主要研究光子是如何产生及其运动和转化的规律。
光子技术,主要是研究光子的产生、传输、控制和探测的科学技术。现在,光子学和光子技术在信息、能源、材料、航空航天、生命科学和环境科学技术中的广泛应用,必将促进光子产业的迅猛发展。
生物医学光子学
他是生物医学和光学交叉学科中最重要、最活跃的一个分支。这门课程是从光学的角度,研究生命科学中的光学现象、过程和规律,介绍生物医学领域所应用的光技术以及目前主要的研究课题。主要研究内容包括激光与生物组织的相互作用,组织中的光的传播,生物组织的光学特性,激光光动力治疗物理学等
激光的产生及其基本性质
1、光的波粒二象性
光的波动性----光是横向电磁波。
光波的波长λ、长波速度v与振动频率v的关系
v=λv
光在真空中的速度为3×105km/s。在物质中的传播速度是不相同的。光波真空中的传播速度与物质中的传播速度比为物质的折射率
n=c/v (c为真空中的光速,v为物质中的光速)
光的颜色是由光的波长决定的。
从380nm到760nm (1nm=10-9m)之间为可见波段,其颜色分别为380nm~430nm紫、430nm~485nm蓝、485nm~570nm黄、585nm~610nm橙、610~760nm红, 其他小于380nm的为紫外波段大于760nm为红外波段,这些波段为不可见光波段
光的粒子性
1900年普朗克提出电磁辐射的能量子假设。1905年爱因斯坦发展了量子假说,提出了光量子理论,认为光在本质上是由确定能量的光子(光量子)组成。光子的能量与光的频率成正比。
光的波粒二象性
波粒二象性是一切物质所共有的特性。光的波动性,也不是惠更斯所刷的波,而是几率波。遵循统计规律。简单地说,大量光子显波动性,少量光子显粒子性,光在传播过程中主要表现为波动性,当光与物质相互作用时,主要表现为粒子性。