物理学中的相干光学

・３５６・　・论　著・　东南国防医药２０１５年７月第１７卷第４期Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ，　０１．　！！Ｎ０：　！　ｌｙ：　光学相干断层成像在眼科视网膜黄斑部体检中的应用　丁　波，过贵元，孙桂珍，高　方，吴和文，钟国兵　［摘要］　目的观察光学相干断层成像（ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＯＣＴ）在眼科体检中对视网膜黄斑部疾病检出的应　用价值。方法收集在某院健康体检中，自愿应用ＯＣＴ在眼视网膜黄斑部检查者８３０２人，其中男５２１６人，女３０８６人，年龄　２３—７２岁。视力０．０５～１．５。分析ＯＣＴ在体检人群眼黄斑部病变的早期筛查的作用。结果ＯＣＴ体检８３０２人，检出视网膜　黄斑部病变１７４３人，检出率２１．０％。视力０．０５～０．３　８９０人，检出８８０人，检出率９８．９％；０．４～０．８　２１５３人，检出６８６人，检出　率３１．９％；＞０．８　５２５９人，检出１７７人，检出率３．４％。２０～３９岁１５８６人，检出１０５人，检出率６．６％；４０—６０岁５５５２人，检出　９２６人，检出率１６．７％；＞６０岁１１６４人，检出７１２人，检出率６１．２％。结论应用ＯＣＴ对眼底黄斑部检查，其病变的检出率　高，并与受检者年龄和视力呈一定的关系。在健康体检中能早期发现眼底黄斑部病变，是防盲治盲中不可缺少检测手段。　［关键词］光学相干断层成像；体检；视网膜；黄斑部病变；作用　［中图分类号］　Ｒ７７４　［文献标志码］　Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－２７１Ｘ．２０１５．０４．００６　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＯＣＴ）ｉｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｍａｃｕｌａ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ＤＩＮＧ　Ｂｅ，ＧＵＯ　Ｇｕｉ—ｙｕａｎ，ＳＵＮ　Ｇｕｉ－ｚｈｅｎ，ＧＡＯ　，　Ｈｅ－ｗｅｎ，ＺＨＯＮＧ　Ｇｕｏ—ｂｉｎｇ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｓａｎａｔｏｒｉｕｍ　ｏｆＮａｎｆｉｎｇ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１０００７，Ｃｈｉｎａ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］０ｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ　ＯＣＴ　ｉｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｍａｃｕｌｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｍｅｔｈ－　ｏｄｓ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　ｄａｔａ　ｆｒｏｍ　ｐｅｏｐｌｅ　ｗｈｏ　ｗｅｒｅ　ｗｉｌｌｉｎｇ　ｔｏ　ｈａｖｅ　ＯＣＴ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｍａｃｕｌａ，ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅｉｒ　ｈｅａｌｔｈ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｏｓｐｉｔａ１．Ｒｅｓｕｌｔｓ　Ａｍｏｎｇ　８３０２　ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ，５２１６　ｗｅｒｅ　ｍａｌｅ，３０８６　ｗｅｒｅ　ｆｅｍａｌｅ．Ｔｈｅ　ａｇｅ　ｗａｓ　ｆｒｏｍ　２３　ｔｏ　７２．Ｖｉｓｏｎ　ａｃｕｉｔｙ　ｒａｎｇｅｄ　ｆｒｏｍ　０．０５—１．５．Ａｎａｌｙｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ＯＣＴ　ｉｎ　ｅａｒｌｙ　ｐｅｒｉｏｄ　ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ，８３０２　ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ，１７４３　ｏｆ　ｗｈｏｍ　ｗｅｒｅ　ｄｉａｇ—　ｎｏｓｅｄ　ｏｆ　ｍａｃｕｌａｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　２１．０％．Ｖｉｓｉｏｎ　ａｃｕｉｔｙ　ｒａｎｇｅｓ　ｆｒｏｍ　０．０５　ｔｏ　０．３．８９０　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　９８．９％（８８０）．０．４—０．８，２１５３　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　３１．９％（６８６）；０．８，５２５９　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　３．４％（１７７）．Ａｍｏｎｇ　１５８６　ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ　ｗｈｏｓｅ　ａｇｅ　ｒａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　２０　ｔｏ　３９，ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　６．６％（１０５）．Ａｍｏｎｇ　５５５２　ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ　ｗｈｏｓｅ　ａｇｅ　ｗｅｒｅ　ｆｒｏｍ　４０　ｔｏ　６０，ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　１６．７％（９２６）．１　１６４　ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ａｔ　６０，ｗｈｏｓｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　６１．２％（７　１２）．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ＯＣＴ　ｈａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｅｘａｍｉｎｉｎｇ　ｒｅｔｉｎａｌ　ｍａｃｕｌａｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ，ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａｔｅ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｔｏ　ａｇｅ　ａｎｄ　ｅｏｎｖｅｍｅｌｙ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｔｏ　ｖｉｓｉｏｎ　ａｃｕｉｔｙ．Ｉｔ　ｉｓ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｆｏｒ　ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ　ｍａｃｕｌａｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ　ｔｉｍｅｌｙ　ｉｎ　ｈｅａｌｔｈ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｐｌａｙｓ　ａ　ｖｉｔａｌ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｂｌｉｎｄｎｅｓｓ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ｈｅａｌｔｈ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ；ｒｅｔｉｎａ；ｍａｃｕｌａｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ；ｅｆｆｅｃｔ　光学相干断层成像（ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　ｔｏｍｏ—　ｇｒａｐｈｙ，ＯＣＴ）是２０世纪９０年代发展起来的一种新　型的生物医学成像技术，它可以对生物组织内部的　微观结构进行高分辨率横断面层析成像。ＯＣＴ拥　有高分辨率成像系统，获得５　ｍ高分辨率的图像，　可清晰显示初期病变¨Ｊ。我院眼科从２０１３年２月　一２０１５年４月应用ＯＣＴ体检８３０２人，检出视网膜　黄斑部病变１７４３人，现报告如下。　１对象与方法　１．１对象收集在本院健康体检中，自愿应用ＯＣＴ　基金项目：中国健康促进基金会（ｅｈｐｆ２０１４一ｏｃｔ一０１）　作者单位：３１０００７浙江杭州，南京军区杭州疗养院体检中心　通讯作者：过贵元，Ｅ—ｍａｉｌ：１６４７５１４４１５＠ｑｑ．ｃｏｍ　在眼底视网膜黄斑部检查者８３０２人，其中男５２１６　人，女３０８６人，年龄２３～７２岁。视力０．０５—１．５，其　中０．０５～０．３　８９０人，０．４～０．８　２１５３人，＞０．８　５２５９　人。纳入标准：无眼部活动性炎症者，无影响ＯＣＴ　检查结果的屈光间质浑浊者，虽视力低下但能固定　视力配合检查者。　１．２仪器与设备电子视力表ＶＡＴ－２００（深圳莫　廷），裂隙灯显微镜ＢＭ－９００（瑞士ＨＳ），眼底照相机　ＣＲ－２（日本佳能），眼科光学相干断层扫描仪ＯＳＥ．　２０００（深圳莫廷）等。　１．３方法　电子视力表检测视力（裸眼和矫正视　力），裂隙灯显微镜检测屈光问质，眼科光学相干断　层扫描仪在黄斑中心凹采用镜头内注视点方法对受　

光学干涉仪原理

光学干涉仪是一种用于测量光波干涉现象的仪器，通过干涉现象可精确测量物体的形状、薄膜的厚度以及表面质量等。本文将介绍光学干涉仪的原理及其基本构造。

一、原理介绍

光学干涉仪的工作原理基于光波的干涉现象。当两束光波相遇时，会出现相长干涉和相消干涉。相长干涉产生的干涉条纹明暗变化规律与光波的波长、两束光的相位差相关，从而可以推导出被测物体的相关参数。

二、干涉仪的基本构造

光学干涉仪的基本构造包括光源、分束器、干涉装置和检测器等组成部分。

1. 光源：光源是光学干涉仪的起始源头，通常使用激光器或白光。

2. 分束器：分束器将来自光源的光束分成两束，一束经过参考路径，另一束经过待测路径。分束器可以由半透明镜或光栅等组成。

3. 干涉装置：干涉装置包括参考路径和待测路径。参考路径上的光波与待测路径上的光波相遇后产生干涉现象。常用的干涉装置有弗朗索龙干涉仪和迈克尔逊干涉仪等。

4. 检测器：检测器用于检测干涉现象，一般采用光电二极管或光电探测器等。 三、具体测量原理

不同类型的光学干涉仪采用不同的测量原理，下面将以迈克尔逊干涉仪为例进行具体说明。

迈克尔逊干涉仪由光源、分束器、干涉装置和检测器组成。原理是利用分束器将来自光源的平行光束分成两束，一束经过参考路径的反射后与待测路径经过反射得到的光束相遇，形成干涉现象。

当两束光波相遇时，由于两束光波经过不同的路径，会存在相位差。相位差与光波的波长以及路径差相关。如果两束光波到达检测器时相长干涉，则形成明纹；如果相消干涉，则形成暗纹。通过检测干涉条纹的明暗变化规律，可以计算出被测物体的形状或者薄膜的厚度。

在迈克尔逊干涉仪中，通过改变待测路径的光程差（即路径差的变化），可以得到一系列干涉条纹图案。根据干涉条纹的变化规律，可以推导出待测物体的参数。

四、应用领域

光学干涉仪广泛应用于各个领域，包括物理学、天文学、工程学以及生物医学等。

1. 物理学领域：用于测量光源的相干性、光波的波长以及光的干涉衍射现象等。

什么是光的干涉和衍射

知识点：光的干涉和衍射

光的干涉是指两束或多束光波相互叠加时产生的干涉现象。当这些光波相遇时，它们的振幅可以相互增强（相长干涉）或相互抵消（相消干涉），从而产生明暗相间的条纹。光的干涉现象可以用杨氏双缝干涉实验来说明，其中光通过两个非常接近的狭缝后，会在屏幕上形成一系列亮暗相间的条纹。

光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会向各个方向传播并发生弯曲现象。衍射现象可以用明显的例子如单缝衍射和圆孔衍射来说明。在单缝衍射实验中，光通过一个狭缝后，在屏幕上形成一系列明暗相间的条纹，中心亮条纹最宽最亮。而在圆孔衍射实验中，光通过一个小圆孔后，在屏幕上形成一系列以圆心为中心的亮环。

光的干涉和衍射都是波动光学的基本现象，它们可以帮助我们了解光的本质和光的传播方式。这些现象在科学技术中有广泛的应用，如光学显微镜、光学干涉仪、激光技术等。光的干涉和衍射现象也是物理学中的重要研究领域，对于研究光的波动性和光的本质特性具有重要意义。

习题及方法：

1. 习题：在杨氏双缝干涉实验中，如果狭缝间的距离为d，入射光的波长为λ，那么在屏幕上形成的干涉条纹的间距是多少？

解题方法：根据干涉条纹的间距公式△x = λ(L/d)，其中L是屏幕到狭缝的距离。将给定的数值代入公式计算即可得到干涉条纹的间距。

答案：干涉条纹的间距为λL/d。

2. 习题：在单缝衍射实验中，如果狭缝的宽度为a，入射光的波长为λ，那么在屏幕上形成的衍射条纹的间距是多少？

解题方法：根据衍射条纹的间距公式△x = λ(L/a)，其中L是屏幕到狭缝的距离。将给定的数值代入公式计算即可得到衍射条纹的间距。

答案：衍射条纹的间距为λL/a。

3. 习题：在杨氏双缝干涉实验中，如果将入射光的波长从λ1变为λ2（λ1 < λ2），那么干涉条纹的间距会发生什么变化？

解题方法：根据干涉条纹的间距公式△x = λ(L/d)，可以看出干涉条纹的间距与波长成正比。因此，当波长增加时，干涉条纹的间距也会增加。

光学高中物理选修知识点

光学高中物理选修知识点

高中物理光的干涉知识点

(1)产生稳定干涉的条件：只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。

(2)条纹宽度(或条纹间距) 相邻两条亮(暗)条纹的间距Δx为：

上式说明，两缝间距离越小、缝到屏的距离越大，光波的波长越大，条纹的宽度就越大。当实验装置一定，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。这表明不同色光的波长不同，红光最长，紫光最短。

几个问题：

①在双缝干涉实验中，如果用红色滤光片遮住一个狭缝S1，再用绿滤光片遮住另一个狭缝S2，当用白光入射时，屏上是否会产生双缝干涉图样?

这时在屏上将会出现红光单缝衍射光矢量和绿光单缝衍射光矢量振动的叠加。由于红光和绿光的频率不同，因此它们在屏上叠加时不能产生干涉，此时屏上将出现混合色二单缝衍射图样。

②在双缝干涉实验中，如果遮闭其中一条缝，则在屏上出现的条纹有何变化?原来亮的地方会不会变暗?

如果遮住双缝其中的一条缝，在屏上将由双缝干涉条纹演变为单缝衍射条纹，与干涉条纹相比，这时单缝衍射条纹亮度要减弱，而且明纹的宽度要增大，但由于干涉是受衍射调制的，所以原来亮的地方不会变暗。

③双缝干涉的亮条纹或暗条纹是两列光波在光屏处叠加后加强或抵消而产生的，这是否违反了能量守恒定律?

暗条纹处的光能量几乎是零，表明两列光波叠加，彼此相互抵消，这是按照光的传播规律，暗条纹处是没有光能量传到该处的原因，不是光能量损耗了或转变成了其它形式的能量。同样，亮条纹处的光能量比较强，光能量增加，也不是光的干涉可以产生能量，而是按照波的传播规律到达该处的光能量比较集中。双缝干涉实验不违反能量守恒定律。

高中物理光的衍射知识点

⑴现象：

①单缝衍射

a.单色光入射单缝时，出现明暗相同不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮两边亮条纹较窄、较暗;