Hvordan er Laser Eye Surgery Relatert til fysikk?

Introduksjon

Laser øye kirurgi refererer til en håndfull av refraktiv øye surgeries som bruker kraftige lasere for å endre formen på hornhinnen. Målet med refraktiv kirurgi øye (det være seg laser-assistert eller på annen måte) er for å korrigere den måte at lyset går gjennom linsen og inn på netthinnen. Laser øye kirurgi trekker tungt fra to store områder av fysikk: optikk og kvantemekanikk.

optikk

I fysikk, den grenen av studien som kalles optikk avtaler med oppførselen til elektromagnetisk stråling (dvs. lys). Kunnskap om dette temaet er viktig å forstå hvordan det fungerer øyet, hvordan visjonen kan bli korrigert, og hvordan lasere kan fokusere energien så presist.

Når synlig lys går gjennom ett medium (for eksempel luft) til en annen (f.eks solid vev i øyet), skifter hastighet litt. Dette fører til at bølgelengden av de fotoner (som komponere lys) for å forkorte, noe som resulterer i en bøyeeffekt som kalles refraksjon. Hornhinnen (og objektiv av eleven) bøye innkommende lyset slik at den lander på netthinnen, som sender et bilde til hjernen via synsnerven. Basert på hornhinnen størrelse og form, den vinkel brytnings det skaper vil være forskjellig. I tilfelle av nær hetskultur eller far-langsynthet, vinklene i refraksjon som er laget av øyet er enten for stor eller for liten for netthinnen, noe som resulterer i fuzzy, ut-av-fokus-bilder som sendes til hjernen.

Gjennom kjennskap til optikk, leger kan bestemme formen på hornhinnen som vil resultere i optimal lysbrytning. Målet med laser øye kirurgi, er derfor å omdanne den hornhinnen tilsvarende.

Kvantefysikk

Laser er et akronym for "Light Amplification by stimulert utslipp av stråling." I utgangspunktet, når atomer er opphisset av en stadig forsterket energikilde (f.eks elektro, kjemiske, kjernefysiske, etc.). Disse økt energinivå opphisse elektronene rundt atomene til å flytte til konfigurasjoner besitter større mengder potensiell energi. Sporadisk, disse elektronene falle tilbake til sine lavt potensiell energi konfigurasjoner, slippe overskytende energien som beveger seg raskt fotoner av elektromagnetisk stråling. Disse fotoner så gå ut av stimulering kammeret gjennom en liten åpning, som danner en jevn strøm av høy energi partikler (dvs. en laserstråle).

Feltet av kvantemekanikk er opptatt av, delvis, med oppførselen til elektroner og andre subatomære partikler på ulike energitilstander. Ved å forstå de ulike energinivåer (orbitaler) av forskjellige atomer, kan forskerne forutsi energi og bestemt frekvens av lys fotoner som sendes ut av lasere laget av disse atomene. Dette gjør at leger og kliniske forskere å identifisere hvilke lasere ville fungere best for refraktiv øye kirurgi applikasjoner.