光的干涉应用新进展

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1、韶关学院07物理学梁鑫泉光的干涉应用新进展一.全息照相普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体，让从物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。　　但是，光是一种波，从被摄物体上各点反射出来的光不仅强度（它正比于光波振幅的平方）不同，而且位相也不同。全息照相就是一种既记录反射光的强度，又记录反射光的位相的照相术。这种照相术记录的是光波的振幅和位相的全部信息，所以称为全息照相。全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光（是良好的相干光）作光源。全息照相的原理如图所示，激光束被分成两部分：一部分射向

2、被摄物体，另一部分射向反射镜（这束光叫参考光束）。从物体上反射出来的光（叫做物光束）具有不同的振幅和相位，物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上，两束光发生干涉，在感光片上产生明暗的干涉条纹，感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度，干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像，为了现出物体的像，必须用激光束（参考光束）去照射全息照片，当参考光束通过全息照片时，便复现出物光束的全部信息，于是就能看到物体的像。　　全息照相较之普通照相有许多优点。第一，它再现出来的像是跟原来物体一模一样的逼真的立

3、体像，跟观察实物完全一样；第二，把全息照片分成若干小块，每一小块都可以完整地现出原来物体的像，所以全息照片即使有缺损，也不会使像失真；第三，在同一张感光片上可以重叠记录许多像，这些像能够互不干扰地单独显示出来。　　全息照相技术有重要的实际应用：全息照相在一张感光片上可以重叠记录许多像，这为信息的大容量高度储存提供了可能，例如用全息照相方法可以把一本几百页的书的内容存储在只有指甲大小的全息照片上。全息照相在精密测量、无损检测、显微术等方面也得到应用。随着全息照相技术的发展，它将会得到更广泛的应用。二．光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的

4、应用光学干涉生物传感器是以Fabry-Perot干涉器为原理，以生物配体和受体间的特异结合为基础的定性定量检测系统。它通过光电探测器件对反射或透射光谱的测定而实时监测生物分子吸附/脱附所引起的薄膜厚度的变化，并以薄膜厚度的变化量为单位形式定性定量地描述生物分子之间识别。灵敏度高、固定受体与分析物的免标记和实时检测是光学干涉生物传感器的最大优点。1.光学千涉生物传感器系统的设置(1)光学干涉生物传感器的硬件构成光纤引导的光辐射传递至。换能器表面后，其反射的白光经过光纤的传导由平面衍射光栅色散为连续光谱，利用线阵光电祸合器件(CCD)将光信号转变为电信

5、号。采集光谱数据经过AA)变换后通过与之配合的软件进行数据分析。系统的光谱扫描范围550rim-750run，光谱采集时间<0.5s，光谱分辨率0.1nm，光谱拟合时间小于0.2s(2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译据透射/反射光谱与波长的函数分布，构建了约束关系的优化模型。通过线性回归模型，测定薄膜的厚度和光学常数。对照现有的研究方法表明，不但测量的精度得到了提高，还进一步简化了传感器的设置，提高了噪声的处理能力，降低了换能器对材料折射率的要求。光学测量系统与溶液传递体系的结合，实现了薄膜厚度和光学常数的原位检测。在统计分析系统(S

6、tatisticalAnalysisSystem，SAS,Ver.6.11)环境下开发Twindows界面的数据分析与硬件控制软件，实现了薄膜厚度变化的在线检，”2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建应用物理吸附、戊二醛共价偶联和叶琳修饰的方法，分别在聚苯乙烯薄膜表定了凝集素和抗体分子。研究了生物分子吸附及其脱附特征。试验表明，薄膜的厚度变化与生物分子的吸附量呈现正比的关系。在较短的时间内，三种固定方法的结果没有统计学上的差异。随着孵育时间的延长，通过共价偶联的方法可以获得较高密度的生物敏感表面。3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用(1)酶

7、标记的表面抗原一表面抗体相互作用结合酶联免疫吸附(ELISA)实验，探讨了构建的传感器的定性与定量检测能力。根据不同诊断标准下灵敏度与特异度关系的接受者操作特征曲线，选定0.15nm作为定性研究的判别标准，灵敏度和特异度分别为88%和72%。定量研究表明，0.16}Lg/cm2的HRP-HBsAb吸附可以使薄膜的厚度增加1run，在浓度界于rim和mIM之间的配体浓度可以同薄膜的厚度变化产生良好的线性对应关系。于(2)寡核昔酸分子杂交实验分别“合成了24碱基长度的DNA片段及其互补序列。使用吸附的方法在卜琳修饰的聚苯乙烯薄膜表面固定了单链寡核昔酸片

8、段，应用光学干涉生物传感器观察了核酸分子杂交过程。与对照比较表明，光学干涉生物传感器技术可以快速灵敏地用于核酸分子杂交实验