Главная страница
Навигация по странице:

  • 64 Поглощение излучения биологическими жидкостями. Закон Бугера-Ламберта-Бера

  • шпоры к зачёту. 1. Строение клетки. Основные функции биологических мембран Важнейшими условиями существования клетки является


    Скачать 5.58 Mb.
    Название1. Строение клетки. Основные функции биологических мембран Важнейшими условиями существования клетки является
    Анкоршпоры к зачёту.doc
    Дата12.06.2018
    Размер5.58 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлашпоры к зачёту.doc
    ТипДокументы
    #18376
    страница7 из 9
    1   2   3   4   5   6   7   8   9





    62 Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом

    При прохождении ЭМВ волны через слой вещества толщиной х интенсивность волны I уменьшается вследствие взаимодействия ЭМ поля с атомами и молекулами вещества. Эффекты взаимодействия могут быть различными в разных веществах и для разных длин волн. Но общий закон ослабления интенсивности волны будет одинаковым: , где I0 – интенсивность падающего излучения.

    Это выражение носит название закон Бугера, μ называется коэффициентом ослабления. В общем виде ослабление определяется поглощением и рассеянием энергии ЭМ волны веществом. Величина зависит от природы вещества и длины волны.

    Процесс прохождения ионизирующего излучения, несущего большой запас энергии, через вещество,

    оставляет свой след в виде изменений структурывещества.

    Ионизирующее излучение (радиация) – поток частиц или квантов электромагнитного излучения, взаимодействие

    которого с веществом приводит к ионизации и возбуждению его атомов и молекул. К ионизирующему излучению

    относятся потоки электронов, позитронов, протонов, дейтронов, α-частиц и др. заряженных частиц, а также потоки

    нейтронов, рентгеновское и гамма-излучение.

    При прохождении через вещество частицы взаимодействуют с атомами, из которых оно состоит, т.е.

    электронами и атомными ядрами (или нуклонами ядер). Характер взаимодействия излучения с веществом

    зависит от его вида, энергии, плотности потока, а также от физических и химических свойств самого вещества.

    Ядерные реакции с веществом происходят при взаимодействии с нейтронным излучением. Существенно

    заметное протекание ядерных реакций на ядрах атомов вещества возможно лишь при значительных потоках α- и

    β-частиц, γ-квантах больших энергий (более 1,02 МэВ) и при наличии в веществе ядер с большими сечениях

    конкретных ядерных реакций (например, фотоядерных). В большинстве же случаев энергия ионизирующего

    излучения расходуется на взаимодействие с электронными оболочками всех атомов вещества.

    Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом бывает двух типов: упругое и неупругое.

    Упругое рассеяние частиц – процесс столкновения частиц, в результате которого меняются только их импульсы, а

    внутреннее состояния остаются неизменным.

    Неупругое рассеяние частиц – столкновение частиц, приводящее к изменению их внутреннего состояния, превращению в

    другие частицыили дополнительному рождению новых частиц.

    Ионизирующие излучения в виде α- и β-частиц при неупругом взаимодействии с электронными

    оболочками атомов среды сопровождается потерей энергии ионизирующего излучения на ионизацию и

    возбуждение атомов среды, т.е. оказывает прямое ионизирующее действие на вещество, в котором

    распространяется. Взаимодействие β-излучения с электронными оболочками атомов среды иногда называют

    косвенно ионизирующим излучением.

    Количественно ионизирующее действие излучения характеризуют удельной ионизацией. Отметим, что

    удельная ионизация, создаваемая γ-излучением, приблизительно в 5*104


    раз меньше удельной ионизации от α-

    частиц и 50 раз меньше удельной ионизации от β-частиц такой же энергии. Для количественной характеристики

    энергии ионизирующего излучения, поглощенной в единице массы облучаемого вещества, введена величина,

    называемая поглощенной дозой ионизирующего излучения. В зависимости от поглощенной дозы

    ионизирующего излучения нарушается структура вещества, в частности, степень действия ионизирующего

    излучения на конструкционные материалыи другие объекты.

    От характера взаимодействия ионизирующего излучения с конкретным веществом зависит проникающая

    способность ионизирующего излучения. Эта величина имеет важное значение для решения ряда задач:

    прогностического расчета изменения свойств конструкционных материалов, защиты от ионизирующего

    излучения, регистрации излучения и др

    Ионизация и возбуждение - первыйрезультат действии излучения на вещество.

    Ионизация – превращение атомов или молекул в положительные ионы в результате отрыва

    одного или нескольких электронов. Ионизации также могут подвергаться

    положительные ионы, что приводит к увеличению кратности их заряда. Энергия,

    необходимая для отрыва электрона, называется энергией ионизации. Ионизация

    происходит при поглощении электромагнитного излучения

    (фотоионизация), при нагревании газа (термическая ионизация), при воздействии

    электрического поля (полевая ионизация),

    при столкновении частиц с электронами,

    ионами, атомами (столкновительная ионизация) и др. Нейтральные атомы и молекулы могут в особых случаях

    присоединять электроны, образуя отрицательные ионы.

    Возбужденное состояние квантово-механической системы – неустойчивое состояние с энергией, превышающей энергию

    основного состояния.

    Энергия излучения, проходящего через вещество, теряется при столкновениях главным образом с

    электронами. Электрон в атоме движется и удерживается на том или ином расстоянии от ядра благодаря

    действию двух равных, но противоположных сил - силы притяжения между отрицательно заряженным

    электроном и положительным ядром и центробежной силой отталкивания, возникающей в результате движения

    вокруг ядра. Если электрон при столкновении с частицей излучения получил значительное ускорение, он может

    преодолеть силу притяжения к ядру и покинуть атом и молекулу. Молекула при этом превращается в

    положительный ион. Процесс потери электрона атомом или молекулой называют ионизацией, а ядерные

    излучения по этой причине часто называют ионизирующими. Если же ускорение недостаточно для ионизации,

    результатом столкновения явится изменение «орбиты» такого электрона, увеличение расстояния электрона от

    ядра, т.е. увеличение потенциальной энергии электрона, «возбуждение» атома или молекулы. Получившуюся

    при этом молекулу называют электронно-возбужденной или просто возбужденной. Такой процесс могут

    вызывать не только ионизирующие излучения, но и свет.


    63 поглощение излучения. Закон Бугера

    Поглощение света в веществе связано с преобразованием энергии электромагнитного поля волны в тепловую энергию вещества (или в энергию вторичного фотолюминесцентного излучения). В макромире это взаимодействие выглядит как переход электромагнитной энергии в другие виды энергии, например, в тепловую энергию.

    Закон поглощения света (закон Бугера) имеет вид:I=I0exp(-kx),гдеI0, I -интенсивности света на входе (х=0) и выходе из слоя среды толщины х,k-коэффициент поглощения, он зависит от .Для диэлектриков k=10-110-5м-1, для металлов k=105107м-1,поэтому металлы непрозрачны для света.Зависимостью k ()объясняется окрашенность поглощающих тел. Например, стекло, слабо поглощающее красный свет, при освещении белым светом будет казаться красным.
    66/ Рассеяние света биологическими средами

    Рассеивание света или другого электромагнитного излучения — вариант распространения лучей в случайных направлениях, связанный с взаимодействием излучения и вещества, а также с неоднородностями в среде или на поверхности, или передачи излучения волн между двумя системами.


    64 Поглощение излучения биологическими жидкостями. Закон Бугера-Ламберта-Бера

    Зако́н Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматическогопучка света при распространении его в поглощающей среде.

    Закон выражается следующей формулой:

    ,

    где  — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет,  — показатель поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения k, который связан с  формулой , где  — длина волны).

    Показатель поглощения характеризует свойства вещества и зависит от длины волны λ поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощения вещества


    65 коэффициент пропускания оптическая плотность

    Коэффицие́нт пропуска́ния — безразмерная физическая величина, равная отношению потока излучения , прошедшего через среду, к потоку излучения , упавшего на её поверхность:

    В общем случае значение коэффициента пропускания T тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава иполяризации излучения.

    Коэффициент пропускания связан с оптической плотностью D соотношением:

    Сумма коэффициента пропускания и коэффициентов отражения, поглощения и рассеяния равна единице. Это утверждение следует из закона сохранения энергии.

    Опти́ческая пло́тность — мера ослабления света прозрачными объектами (такими, как кристаллы, стекла, фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотография, металлы и т. д.).

    Вычисляется как десятичный логарифм отношения потока излучения падающего на объект, к потоку излучения прошедшего через него (отразившегося от него), то есть это есть логарифм от величины, обратной к коэффициенту пропускания (отражения):



    К примеру D=4 означает, что свет был ослаблен в 104=10 000 раз, то есть для человека это полностью чёрный объект, а D=0 означает, что свет прошёл (отразился) полностью.

    67Фотобиологические процессы и их стадии

    1. Фотосинтез – преобразование солнечной энергии в продукты

    2. Фототаксис – реакция на свет

    3. Фотопериодизм - реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).

    4. Зрение

    5. Фототропизм - изменение направления роста органов растений или положения тела (органов) у животных, в зависимости от направления падающего света.

    6. Фотовоздействие на кожу

    Стадии:

    1. Поглощение энергии

    2. Фотохимическая стадия (образование химических продуктов)

    3. Биохимическая стадия

    4. Реакция организма на воздействие




    68 Ионизирующие излучения и их воздействие на биологические объекты

    Прямое действие ионизирующих излучений — такие изменения, которые возникают в результате поглощения энергии излучения самими молекулами, а поражающее действие связано с актом возбуждения и ионизации атомов и макромолекул (т. е. с утерей или приобретением электрона самими рассматриваемыми молекулами («мишенями»). Косвенное (непрямое) действие ионизирующих излучений — изменения молекул клеток и тканей, вызванные продуктами радиационного разложения (радиолиза) окружающей эти молекулы воды и растворенных в ней низкомолекулярных соединений, а не энергией излучения, поглощенной самими исследуемыми молекулами.
    Воздействие ионизирующей радиации на живое вещество проходит в три фазы: в физическую — длится Ю-13— 1016с; в фазу первичных физико-химических превращений — Ю-6— 10_9с; в фазу химических реакций — 105—10_6с.


    69 Рентгеновское излучение, получение и применение

     Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10−2 до 102 Å (от 10−12 до 10−8 м)
    Применение. При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов.
    В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.
    Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.
    Получение Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее называвшийся также антикатодом). В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, так как ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома

    1   2   3   4   5   6   7   8   9

    написать администратору сайта