Читать онлайн «Методы математического моделирования в оптике биоткани: Учебное пособие»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ А. Е. Пушкарева МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ОПТИКЕ БИОТКАНИ Учебное пособие Санкт-Петербург 2008 Пушкарева А. Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани. Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 103 с. В учебном пособии изложены вопросы, связанные с моделированием распространения лазерного излучения в биологических тканях. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 200200 «Оптотехника» и 140400 «Техническая физика», при подготовке магистров по профилям «Лазерные технологии и системы» и «Оптическая физика и квантовая электроника». Рекомендовано к печати на заседании Ученого Совета Инженерно- физического факультета 15. 04. 2008 г. протокол № 8 В 2007 году СПбГУ ИТМО стал победителем конкурса инновационных образовательных программ вузов России на 2007–2008 годы. Реализация инновационной образовательной программы «Инновационная система подготовки специалистов нового поколения в области информационных и оптических технологий» позволит выйти на качественно новый уровень подготовки выпускников и удовлетворить возрастающий спрос на специалистов в информационной, оптической и других высокотехнологичных отраслях экономики. © Санкт–Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2008 © А. Е. Пушкарева, 2008 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………… 4 1. Свет и вещество…………………………………………………………… 7 1. 1 Отражение и преломление………………………………………… 8 1. 2 Поглощение………………………………………………………… 13 1. 3 Рассеяние…………………………………………………………… 15 1. 4 Непрозрачные среды………………………………………………. 20 2. Методы описания взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями……………………………………………………. 23 2. 1 Основные принципы построения математических моделей для расчета взаимодействия лазерного излучения с мутными биотканями……………………………………………………………… 23 2. 2 Распространение лазерного излучения в мутных средах………. . 30 2. 3 Особенности распределения температуры при воздействии лазерным излучением на многокомпонентные среды………………. . 43 2. 3. 1 Тепловое взаимодействие…………………………………... 43 2. 3. 2 Производство тепла…………………………………………. 48 2. 3. 3 Перенос тепла………………………………………………. . 48 2. 4 Метод конечных разностей………………………………………. . 53 2. 4. 1 Построение разностных схем.