生物组织接受激光照射后可能产生的压强既有直接来自光子撞击的光压,又有因热效应的继发作用所引起的汽流反冲压、热膨胀超声压,以及因强电场的继发作用所引起的电致伸缩压等等。
光压
已知光子即有质量又有动量,所以当它撞击(照射)物体时必然会给受照处施有压力,此力即为光压。
气流反冲压
当用调q脉冲激光聚焦于很小面积的生物组织时,该处升温急剧,并迅速沸腾。从受照处喷发出一股气流,此时就像子弹射出枪膛时有反座力一样。生物组织会受到这股气流的反冲力,实验和理论计算,都证明了这种反冲力。有人用调q脉冲激光照射至密骨组织用快速照相机拍摄得气流。
内部汽化压
从上述组织表面汽化而造成的汽流反冲压不同,内部汽化压发生的在内部,汽化时犹如加压锅。只要激光的功率密度足够大,能在瞬间使其能量密度超过液体蒸发阈值,则在上述系统内存在气液两相。用调q脉冲激光可以使其能量大到足以在瞬间引起蒸发,是作用处两相系统加热到临界点,产生压强为218个大气压的压力,使气泡迅速膨胀,产生瞬间压强。
热膨胀超声压
用强激光照射生物组织,受照处迅速升温,结果形成汽化和体膨胀,体积的迅速膨胀,可在其边区产生超声频率的弹性振动,即发生了超声波在生物体内的传播,已知超声波是压强波,压强幅值的大小和所产生的温度梯成正比。所以只要在某点处升温极其迅速,例如用脉冲宽度极窄的高功率密度激光辐射,即可获得很大的温度梯度,从而就有很强的超声压。
电致伸缩压
激光是电磁波,在空气介质中其电场强度和激光功率密度的关系是:E=27.4根号I。其中I是激光功率密度单位是瓦每平方厘米。E是激光的电场强度单位是伏特/厘米。当用足够强的激光照射生物组织时,生物实质将在电场作用下产生极化,极化发生应力,应力引起电致伸缩。极化时这种电荷在分布所引起的电矩正比于电场强度的平方,其单位面积上的合力叫做电子伸缩压强。
电磁场作用
激光又是电磁波,所以激光与生物组织的作用也是电磁波与生物组织的作用,只是对于中小功率激光的生物组织用光量子观点解释更为清楚,但对于很高功率密度的调q激光或锁膜激光,则因其高电场强度而足可导致生物组织电系统发生急剧的变化,对于这一这种认识,需要电磁场观点解释。一般认为电磁场作用于生物组织时起作用的只是电场,由公式可得。激光的电场强度与激光的功率密度直接有关。