Lektion 4 Atomfysik Laseren Vævs optiske egenskaber Interferometer

Atomfysik Spektrallinjer

Bohrs atommodel Kvantisering af elektroners energi

Overgange mellem tilstande Bølgelængden af udsendte fotoner

Eksklusionsprincippet Paulis eksklusionsprincip forbyder to partikler at have samme tilstand

Stimuleret absorption

Atomfysik Spektrallinjer

Spontan emission

Atomfysik Spektrallinjer

Stimuleret emission

LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation –Høj intensitet –Monokromatisk –Lang kohærenstid og kohærenslængde –Lav divergens

Anvendelse

CO 2 laseren

Laser design Atomerne må exciteres Metastabil exciteret tilstand Mange emissioner pr foton

Helium Neon laseren Elektrisk felt accelerer He atomer He atomer exciterer Ne atomerne E 3 er en metastabil tilstand

Vævs optiske egenskaber Et par eksempler –Laser kirurgi –Modermærker –Hårfjerning –Smerte stimulation –Billeddannelse –Stråle dosis bestemmelse

Lige lidt definitioner Irradiansen (strålingstætheden) E 0 [W/m 2 ] er defineret som: ”energifluxen gennem en overflade pr. tid, delt med overfladen” Strålings eksponeringen H 0 [J/m 2 ] er den samlede energi per areal.

Problemet

Huden

2 opgaver Første delmål –Find ud af hvor meget lys der rammer kromafoeren i positionen r Monte Carlo –En masse elektroner simuleres med statistiske tilnærmelser Transport ligning Diffusions ligning –Diffusions ligningen bruges til at simulere lyset udbredelse

2 opgaver Andet delmål –Find de optiske egenskaber for vævet overalt i det bestrålede område in vivo Absorptions koefficienten Sprednings Koefficienten Sandsynligheds tætheden for at spredning sker fra en bestemt retning, til en bestemt anden retning, Refraktions indekset

Refleksion og transmission over hudoverfladen Snells lov Fresnel’s lov beskriver den reflekterede del

Refleksion og transmission over hudoverfladen Når lysstrålen er vinkelret på overfladen Reducerer til

Refleksion og transmission over hudoverfladen Den transmitterede del: Tilbagespredning

Dæmpning Absorption µ a Spredning µ s Samlet dæmpning Beers Lov

Beer-Lamberts lov Eller mere nøjagtigt

Lysets udbredelse i vævet Indtrængningsdybde, dybden hvor intensiteten er reduceret til 37%

Absorption Lyset absorberes af kromoforer –Melaninn –Røde blodlegemer

Absorption Vand er også en kromofor

Absorption

Spredning Fremad rettet spredning

Transporten af lys i vævet Beer-Lamberts lov –hvis spredning kan negligeres Diffusions model –Virker kun hvis spredning er dominerende Transport teori Monte Carlo –Statistisk simulering af et stort antal fotoner

Én en- dimensional transport model

Monte Carlo modelling

Interferometer

opgaver 6. ed7. ed Quick Question 1 og 2 (p th ed) Overvej question 3, 18 og 19 (p th ed) Ekstra opgave: En CO 2 laser lyser på håndryggen af en forsøgsperson. Laseren er indstillet til en stråletæthed på 5*10 4 W/m 2, og den lyser lodret ned på huden. Hvad er stråletætheden ved en dybde på 140µm? Hvad hvis vinklen var 60 grader