Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, их свойства и применение в медицинской практике.

Закон кирхгофа и его следствия.

Как установил Кирхгоф, независимо от природы вещества при T = const между испускательной и поглощательной способностью тел существует количественная связь:

, (8)

где ε_λ – испускательная способность чёрного тела при той же температуре.

Следствия из закона Кирхгофа:

1) ;

2) r_λ,T<ε_λ,T;

3) если тело не испускает каких-то длин волн, то оно и не поглощает:

, т.к. ε_λ,T≠0, то, если r_λ,T=0, то и α_λ,T=0.

Таким образом, закон Кирхгофа позволяет изучать процессы излучения и поглощения реальных тел:

и . (9)

Основной вопрос, который при этом необходимо решить, состоит в отыскании вида функции:

. (10)

Рис.1

На рис.1 представлена экспериментальная зависимость ε_λ = f(λ) для разных температур. Площадь под каждой из этих кривых представ-ляет энергетическую светимость абсолютно чёрного тела для данной температуры:

. (11)

Долгое время не могли получить аналитическое выражение, описывающее такой ход зависимости . Эта задача была решена в 1900 году М. Планком.

Исходя из представлений, что излучение и поглощение электромагнитных волн происходит не непрерывно, а дискретно, т.е. отдельными порциями (квантами) с энергией . Он получил для ε_λ,T:

, или для , (12)

что соответствовало опытным данным. Здесь h = 6,62·10^-34 Дж·с – постоянная Планка; c =3·10⁸ м/с – скорость света; k =1,38·10^-23 Дж/K – постоянная Больцмана.

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, их свойства и применение в медицинской практике.

Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны^[1] λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Теплоотдача путём излучения составляет наибольшую долю в общем процессе теплообмена (50%). Оно осуществляется с открытых частей тела и через одежду. Основная часть этого излучения относится к инфракрасному излучению (λ = 4-50 мкм). При вычислении теплопотерь, излучающие поверхности (кожа человека, ткань одежды) принимаются за серые тела. Тогда: R = ασT⁴ = δT⁴, (16)

где δ = ασ – приведённый коэффициент излучения.

Для кожи человека δ = 5,1·10^-8 Вт/м²·K⁴, а коэффициент поглощения α = 0,9.

Если бы внешняя поверхность тела человека имела температуру T₁, равную температуре T₀ воздуха в комнате (T₁=T₀), то мощность излучения и мощность поглощения были бы равны друг другу и равны P₀ = Sδ . Если же T₁ ≠ T₀, то мощность, теряемая человеком при теплообмене с окружающей средой, определяется соотношением: P=P₁-P₀=Sδ( - ). (17)

Максимум спектральной плотности энергетической светимости тела человека при температуре поверхности кожи t_к = 32⁰C, в соответствии с законом Вина, приходится на длину волны 9,5 мкм. Это интервал ИК-излучения.

Вследствие сильной температурной зависимости энергетической светимости от T (R = δT⁴), даже небольшое изменение температуры тела человека вызывает значительное изменение мощности излучения.

Разные участки тела и разные органы имеют разную температуру. Так, температура вен зависит от состояния кровообращения, а также охлаждения или нагревания конечностей. Вместе с тем, распределение температуры по поверхности имеет устойчивый характер. Воспалительные процессы, опухоли и изменение кровообращения могут изменять местное распределение температуры. Это важное обстоятельство лежит в основе термографии – метода диагностики заболеваний на основе регистрации теплового излучения от разных участков человеческого тела и определения их температуры. Анализ этих изменений и позволяет проводить диагностику заболеваний.(воспалит. процессы, онкологич. заболевания.)

Может быть применён и метод, основанный на использовании тепловизоров. Принцип действия тепловизора с оптико-механической системой сканирования объекта заключается в следующем: в каждый момент времени сканирующая система с помощью высокочувствительного приёмника регистрирует энергию ИК-излучения от соответствующих точек объекта.

Ультрафиоле́товое излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Герц). Люминесцентный анализ применяется при диагностике заболеваний, особенно кожных (дерматомикозы животных) и других болезней. Так поражённые грибком волосы и чешуйки кожи, освещённые ультрафиолетом дают ярко-зелёное люминесцентное свечение. Во многих случаях в качестве диагностического приёма пользуются введением в организм люминесцентных красок, которые адсорбируются в тех или иных тканях. Эти ткани затем исследуют под действием УФ-излучения.

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: