- •Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
- •Введение.
- •Лекция 1 механика. Акустика
- •1.1. Биофизика – как наука. Практические задачи. Методы исследования
- •1.2. Механическая работа животного. Эргометрия
- •1.3. Перегрузки и невесомость
- •1.4. Вестибулярный аппарат как инерциальная система ориентации
- •1.5. Свободные и вынужденные механические колебания
- •1.6. Природа звука и его физические характеристики
- •1.7. Физика слуха
- •1.8. Ультразвук и его применение в медицинских целях
- •1.9. Инфразвук. Вибрации
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Лекция 2 течение и свойства жидкостей
- •2.1 Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Закон Пуазейля
- •2.2. Движение тел в вязкой жидкости. Закон Стокса
- •2.3. Клинический метод определения вязкости жидкости
- •2.4. Турбулентное течение. Число Рейнольдса
- •2.5. Поверхностное натяжение. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления
- •2.6. Эмболия
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Лекция 3 термодинамика. Физические процессы в биологических мембранах
- •3.1. Основные понятия термодинамики. Первое и второе начала термодинамики
- •3.2. Энтропия. Принцип минимума производства энергии
- •3.3. Организм как открытая система
- •3.4. Некоторые физические свойства и параметры мембран
- •3.5. Перенос молекул через мембраны. Уравнение Фика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Лекция 4 электродинамика
- •4.1. Электрическое поле и его характеристики
- •4.2. Физические основы электрокардиографии
- •4.3. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе
- •4.4. Электрический ток в газах
- •4.5. Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие
- •4.6. Магнитное поле и его характеристики
- •4.7. Магнитные свойства тканей организма. Биомагнетизм
- •4.8. Переменный электрический ток
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Лекция 5 оптика. Тепловое излучение
- •5.1. Природа света. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •5.2. Интерференция
- •5.3. Дифракция
- •5.4. Поляризация
- •5.5. Исследование биологических тканей в поляризованном свете
- •5.6. Оптическая система глаза
- •5.7. Тепловое излучение тел
- •5.8. Теплоотдача организма
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Лекция 6 физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики
- •6.1. Гипотеза де Бройля
- •6.2. Строение атома. Постулаты Бора
- •6.3. Энергетические уровни атомов
- •6.4. Виды излучений
- •6.5. Люминесценция
- •6.6. Фотобиологические процессы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Лекция 7 ионизирующие излучения. Основы дозиметрии
- •7.1. Рентгеновское излучение. Тормозное рентгеновское излучение
- •7.2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
- •7.3. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада
- •7.4. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
- •7.5. Использование радионуклидов и нейтронов в медицине
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Библиографический список
- •Содержание
6.4. Виды излучений
В квантовой теории процесс излучения понимается как испускание фотонов возбужденными излучающими системами (атомами, молекулами, вращающимися в магнитном поле электронами и т.д.) при переходе излучающей системы с более высокого энергетического уровня на более низкий. При этом элементарный акт излучения фотона представляется практически как мгновенный процесс. После возбуждения атома (молекулы и т.д.), при котором он переходит на более высокий энергетический уровень и некоторый промежуток времени приходится в данном состоянии, а затем совершает переход в низшее (обычно нормальное, основное) энергетическое состояние. При этом испускается фотон. Если атомы не подвержены никаким внешним воздействиям, то переход из возбужденного состояния в нормальное совершается самопроизвольно (спонтанно). Такой процесс излучения получил название спонтанного излучения.
Время нахождения атома в возбужденном состоянии не является определенной величиной, т.е. спонтанные переходы излучающих частиц совершается случайно, хаотически, через равные промежутки времени.
Вынужденным или индуцированным излучением называется излучение возбужденных атомом (молекул и т.д.) вещества, вызванное действием на вещество падающего на него света.
С точки зрения волновой оптики явление индуцированного излучения способствует увеличению интенсивности электромагнитной волны, проходящей через вещество. При этом частота волны, направление ее распространения, фаза и поляризация волны остаются неизменными. Таким образом, индуцированное излучение является высококогерентным и в то же время когерентным с падающей волной.
Прибор, основанный на использовании индуцированного излучения, называется оптическим квантовым генератором (ОКГ). Квантовые генераторы, излучающие в диапазоне видимого и инфракрасного излучения, получили название лазеров, генераторы работающие в микроволновом диапазоне называются мазерами.
Свойства лазерного излучения
Временная и пространственная когерентность. Время когерентности составляет 10-3с, что соответствует длине когерентности 105м.
Строгая монохроматичность (∆λ‹10-11м).
Большая плотность потока энергии имеет порядок ~2·1010 Вт/м2.
Очень малое угловое расхождение в пучке. Направленный, например, на Луну, пучок дает на ее поверхности световое пятно диаметром примерно 3·103м (луч протектора дал пятно диаметром 4·107м.
6.5. Люминесценция
Одним из видов спонтанного излучения может служить люминесценция. Люминесценция (холодное свечение) – свечение тел при низкой температуре, так что в тепловом излучении отсутствует излучение в видимом диапазоне. Оно наблюдается после возбуждения атомов и молекул вещества. По продолжительности послесвечения (после прекращения действия внешнего возбуждения) от 10-9с до нескольких суток. Люминесценция подразделяется на флюоресценцию (кратковременное послесвечение) и фосфоресценцию (длительное), хотя резкой границы между ними нет.
Свечение при люминесценции не прекращается одновременно с вызвавшей его причиной. В зависимости от способа возбуждения различают фото-люминесценцию, рентгено-, радио-, котодо-, электро-, хемилюминесценцию.