39. Тепловое излучение тел. Характеристика теплового излучения. Абсолютно черное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина.

Тепловое излучение возникает при любых температурах выше 0, поэтому испускается всеми телами. Его источником является внутренняя энергия тел, а точнее энерния хаотического теплового движения их молекул.

В зависимости от t тела изменяется интенсивность излучения и спектральный состав, поэтому далеко не всегда тепловое излучение воспринимается глазом как свечение.

Среднюю мощность излучения за время, значительно больше периода световых колебаний, принимают за поток излучения - Ф. В СИ он выражается в Вт. (поток излучения, испускаемый в 1 м поверхности, называется энергетической светимостью R(Вт/м2).

спектральная плотность энергии светимости тела - отношение энергической светимости узкого участка спектра к ширине этого участка(Вт/м3).

Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны называется спектром излучения тела. Способность тела поглощать энергию излучения характеризуют коэффициентом поглощения, равным отношению потока излучения, поглощенного данным телом, к потоку излучения, упавшего на него:α=Ф_погл/Ф_пад

Тело, коэффициент поглощения которого равен единице для всех частот, называют черным. Оно поглощает все падающее на него излучение (черных тел в природе нет-это физическая абстракция).

моделью черного тела является маленькое отверстие в замкнутой непрозрачной полости. Тело, коэффициент поглощения которого меньше единицы и не зависит от длины волны света, падающего на него, называется серым.

При одинаковой t-ре отношение спектральной плотности энергетической светимости к монохроматическому коэффициенту поглощения одинаково для любых тел, в том числе и для черных- Закон Кирхгофа.

ЗАконн Стефана-Больцмана: энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры R_e=ϭ*T⁴ величина ϭ - постоянная Стефана-Больц-на.

Закон Вина: λ_max=b/T длина волны на которую приходится максимальное излучение с ростом температуры сдвигается в сторону меньше длины волны при постоянной температуре теплового излучения тел в основном приходящихся на инфракрасную область и человеческими глазами не воспринимается.

40. Использование термографии в диагностических целях. Устройство термографа и тепловизора.

У здоровых людей распространение температуры по различным точкам поверхности тела достаточно характерно. Однако воспалит процессы, опухоли могут изменить местную температуру. Температура вен зависит от состояния кровообращения, а также от охлаждения или нагревания конечностей. Таким образом, регистрация излучений разных участков тела и определение их температуры является диагностическим методом – термография.

Определение различия температуры тела при термографии в основном осуществляется двумя методами. В 1-ом случае используют жидкокристаллические индикаторы, оптические вещества которых очень чувствительны к небольшим изменениям температуры. Помещая эти индикаторы на тело больного, можно визуально по изменению их цвета определить местное различие температуры. Другой метод – технический, он основан на использовании тепловизоров- если сигнал с электронно-оптического прибора подать в виде развертки на телевизионную систему, то на экране телевизора можно получить «тепловое» изображение предметов. Части тела, имеющие разные температуры, различаются на экране либо цветом, при цветном изображении, либо светом, если изображение черно-белое.

41. Рентгеновское излучение: характеристическое и тормозное. Спектр тормозного излучения и его граница. Основные свойства и характеристики излучения. Устройство рентгеновских трубок и простейших аппаратов.

Рентгеновское излучение – это электромагнитные волны в диапазоне частот от 10^-5нм до 80нм. По способу возбуждения рентгеновское излучение подразделяют на тормозное и характеристическое.

Рентгеновская трубка – это стеклянная колба с двумя электродами – катодом и анодом. При протекании по спирали катода переменного электрического тока она нагревается и некоторые свободные электроны получают дополнительную энергию, достаточную для того, чтобы покинуть поверхность катода. Попадая в электрическое поле между катодом и анодом, электроны разгоняются до больших скоростей, а затем резко тормозят, попадая в поле ионов кристаллической решетки анода. Изменение траектории электрона означает появление у него ускорения, а как следует из электродинамики, любое ускоренное движущийся заряд излучает энергию в виде электромагнитных волн. В данном случае это электромагнитные волны рентгеновского диапазона, получившего название тормозного. Спектр этого излучения непрерывный, но в нем обнаруживается коротковолновая граница λ_MIN. Она обусловлена тем, что энергия излучающегося кванта рентгеновского излучения не может быть больше энергии, которую электрон приобрел в ускоряющем поле: hv≤eU, где h- постоянная Планка, v- частота рентгеновского кванта, е- заряд электрона, U- ускоряющее напряжение. Для максимальной частоты излученного рентгеновского кванта получим: √_MAX=eU\h. Это соответствует случаю, когда энергия тормозящего электрона (eU) полностью переходит в энергию рентгеновского кванта (h√_MAX). Обладая максимально возможной частотой, квант будет характеризоваться минимальной длиной волны: λ_MIN=hc\eU, где с- скорость света. Чем больше ускоряющее напряжение, тем меньше и те жестче будет возникающее рентгеновское излучение.

Иногда на фоне сплошного спектра тормозного излучения наблюдаются отдельные линии – это характеристическое рентгеновское излучение. Оно возникает в трубке, например, если анод обладает энергией достаточной для того, чтобы выбить электрон с внутренней орбитали атома. При этом на указаннуюорбиталь может перейти электрон с внешней орбитали. Такой переход будет сопровождаться появлением кванта электромагнитного излучения, его длина волны будет соответствовать рентгеновского диапазону. Спектр характеристического излучения будет также линейчатым.

42.Взаимодействие рентгеновского излучения с в-вом

Регистрация и использование рентгеновского излучения,

а также воздействие его на биологические объекты определяются первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и молекул вещества.

В зависимости от соотношения энергии фотона энергии ионизации (энергия необходимая для удаления внутренних электронов за пределы атома или молекулы) имеют место три главных процесса:

• Когерентное (классическое) рассеяние. Рассеяние длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны, и его называют когерентным. Оно возникает если энергия ᵋ фотона меньше энергии ионизации A_и: . E=hυ<A_и

• Некогерентное рассеяние (эффект Комптона). Рассеяние рентгеновского излучения с изменением длины волны называют некогерентным, а само явление – эффектом Комптона. Он возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии ионизации: E=hυ>A_и.

• Фотоэффект. При фотоэффекте рентгеновское излечение поглощается атомом, в результате чего вылетает электрон, а атом ионизируется (фотоионизация).

Рентгенодиагностика – просвечивание внутренних органов с диагностической целью. Существенное различие поглощения рентгеновского излучения разными тканями позволяет в теневой проекции видеть изображения внутренних органов человека. Используют в двух вариантах: Рентгеноскопия– изображение рассматривают на рентгенолюминесцирующем экране, рентгенография (флюорография)– изображение фиксируется на фотопленке. С лечебной целью рентгеновское излучение применяют главным образом для уничтожения злокачественных образований (рентгенотерапия). Интересным и перспективным вариантом рентгенографии является метод, называемый рентгеновской томографией, и его «машинный вариант» - компьютерная томография.