[理學(xué)]激光技術(shù)講座 激光技術(shù)應(yīng)用

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1、內(nèi)容主要選自：鄧錫銘，雷仕湛《激光技術(shù)》激光技術(shù)講座湛江師范學(xué)院物理與科學(xué)技術(shù)學(xué)院激光技術(shù)的應(yīng)用（二）主講：陳冠英（2010.3）激光技術(shù)的應(yīng)用一．激光精密計(jì)量二．激光信息處理三．激光加工四．激光能源五．激光醫(yī)學(xué)六．激光農(nóng)業(yè)七．激光武器八．激光與基礎(chǔ)科學(xué)五．激光醫(yī)學(xué)1．激光刀利用高亮度激光束產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以及單色性好的激光束產(chǎn)生的生物效應(yīng)可以治療疾病。現(xiàn)在，激光技術(shù)已成為醫(yī)學(xué)中的新技術(shù)，并且開(kāi)始形成一個(gè)新醫(yī)學(xué)分支——激光醫(yī)學(xué)。它可以醫(yī)治包括眼科、婦科、皮膚科、內(nèi)科、腫瘤科在內(nèi)200多種疾?。委煹姆椒ㄖ饕校河霉鈱W(xué)系統(tǒng)聚焦的激光束作用于生

2、物體組織，可在短時(shí)間內(nèi)使之燒灼和氣化。當(dāng)光束以一定速度移動(dòng)時(shí)能把組織切開(kāi)，起手術(shù)刀的作用。利用激光把生物組織細(xì)胞的水分蒸發(fā)和組織蛋白凝固,可以治療眼科中的視網(wǎng)膜脫落、皮膚粘膜血管病變和消化道出血病變等。激光刀在切開(kāi)組織的同時(shí)，激光的能量還把組織中的血管燒結(jié)封閉起來(lái)，起到止血的作用。所以，用激光刀動(dòng)手術(shù)時(shí)的出血量比較少。比如，用激光刀對(duì)三度燒傷去焦痂，出血量只有普通手術(shù)的1/4，電刀的1/2左右。也正因?yàn)檫@個(gè)道理，用激光刀可以對(duì)肝、脾等血管豐富的部位動(dòng)手術(shù).同時(shí)，激光刀與手術(shù)部位是非接觸的，是一種自身消毒手術(shù)刀，尤宜處理感染性病變組織。2．

3、光凝治療3．光照射治療低功率激光束照射生物體，通過(guò)生物效應(yīng)，能對(duì)人體起消炎、消腫、鎮(zhèn)痛和促進(jìn)傷口愈合的作用。直徑細(xì)小的激光束照射體穴和耳穴，能獲得用銀針針灸的效果.激光針灸操作方便安全，不出現(xiàn)暈針、滯針、斷針和刺傷血管、神經(jīng)及內(nèi)臟的情況,又無(wú)痛感.對(duì)某些目前認(rèn)為難度較大的疾病，比如各種癌癥、心血管病、腎結(jié)石等，用激光治療會(huì)得到較好的療效.用紫外激光局部消融角膜，改變眼球的曲率半徑，是目前矯正部分患者的近視、遠(yuǎn)視和散光的新方法.對(duì)深度近視，用激光矯正后一般都能達(dá)到正常視力標(biāo)準(zhǔn).?照明束……照亮視場(chǎng)?纖維鏡激光光纖……成象?有源纖維強(qiáng)激光……

4、使堵塞物熔化?附屬通道……（可注入氣或液）排除殘物以明視線?套環(huán)……（可充、放氣）阻止血流或使血流流通激光手術(shù)刀臂動(dòng)脈主動(dòng)脈冠狀動(dòng)脈內(nèi)窺鏡附屬通道有源纖維套環(huán)纖維鏡照明束六．激光農(nóng)業(yè)1．育種生物組織吸收激光能量后,將引起生物體發(fā)生光-生物熱效應(yīng)、生物光壓效應(yīng)、生物光化學(xué)效應(yīng)、生物電磁效應(yīng)和生物刺激效應(yīng),由此會(huì)引起生物遺傳異變.基于這個(gè)道理,現(xiàn)在激光在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上已取得了相當(dāng)好的效果.水稻、小麥等種子在播種前用激光照射,會(huì)使之提早發(fā)芽、秧苗粗壯且生長(zhǎng)加快，種植后分孽增多、抗病害能力增強(qiáng)、提早成熟、稻穗粒數(shù)增多，亦即收成增加.2．改良水果用激光

5、照射蔬菜、果樹(shù)等,可提高產(chǎn)量和改善品質(zhì).一種稱為沙子早生的桃樹(shù)，果子肉厚甜嫩．但它的雄花蕊發(fā)育不完全，不能很好地自身授粉，因此產(chǎn)量不高?，F(xiàn)在采用激光技術(shù)已把它改造了過(guò)來(lái)，育出稱為沙激1號(hào)和沙激2號(hào)新品種，其座果率達(dá)85%，產(chǎn)量提高4倍。而且果肉更厚更甜，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)天門冬氨酸的含量也提高15％~35%。沙田柚也是一種佳果，果肉嫩而蜜甜，但它有一個(gè)缺點(diǎn),果實(shí)內(nèi)的籽太多,每個(gè)果內(nèi)平均有140~150粒.現(xiàn)在用激光技術(shù)對(duì)它進(jìn)行了改造,果內(nèi)的籽大大減少，還有約10％的果內(nèi)沒(méi)有籽,產(chǎn)量也獲得提高,平均一棵樹(shù)多收1倍的柚子。激光技術(shù)也能提高畜牧、漁業(yè)生產(chǎn)

6、能力。孵化前用激光照射蛋種,可以提高孵化率。用激光照射過(guò)的牲畜精子，活力增強(qiáng)，有效保存期加長(zhǎng)，提高了人工授精繁殖牲畜的能力。激光照射可以改善魚(yú)的生活習(xí)性，提高它對(duì)生活環(huán)境的適應(yīng)能力及抗病害的能力。七．激光武器從古代開(kāi)始，人們就幻想著用光束來(lái)做武器。在激光器問(wèn)世之后，這個(gè)幻想成為了現(xiàn)實(shí)。利用激光的能量直接摧毀目標(biāo)使其喪失戰(zhàn)斗力的武器稱為激光武器。激光武器有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)速度快、射束直、精確度高.光以3×108m/s的速度傳播,射擊時(shí)不需要提前量.同時(shí)由光光沿直線傳播,因此瞄準(zhǔn)精度高,對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo),這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤為突出.(2)無(wú)慣性.光子的

7、靜質(zhì)量為零,射擊時(shí)無(wú)后座力,便于迅速變換射擊方向而不影響射擊精度.可連續(xù)攻擊多個(gè)目標(biāo)而不影響高速載體(如飛機(jī))的運(yùn)動(dòng).(3)摧堅(jiān)能力強(qiáng).由于激光能量高度集中,所以可摧毀任何堅(jiān)固材料制作的目標(biāo).(4)不污染環(huán)境.不存在常規(guī)武器的硝煙、塵埃和核武器的放射性污染.(5)抗電磁干擾能力強(qiáng).激光怎樣擊毀目標(biāo)呢？一是穿孔，二是層裂。所謂穿孔，就是高功率密度的激光束使靶材表面急劇熔化，進(jìn)而汽化蒸發(fā)，汽化物質(zhì)向外噴射，反沖力形成沖擊波，在靶材上穿一個(gè)孔。所謂層裂，就是靶材表面吸收激光能量后，原子被電離，形成等離子體“云”。“云”向外膨脹噴射形成應(yīng)力波,應(yīng)

8、力波再向深處傳播。美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行固態(tài)激光實(shí)驗(yàn)，10千瓦的激光束用1/4秒的時(shí)間將鋁板燒成這樣，足夠摧毀迫擊炮彈應(yīng)力波的反射造成靶材被拉斷，形成“層裂”破壞。除此以外，等離子體“