Запитання

Лазери

Прикладом індукованого випромінювання може служити лазерне випромінювання. (Нагадаємо, що індуковане випромінювання - таке випромінювання ЕМ хвиль, яке виникає при вимушеному переході атома зі збудженого стану в основний).

Якщо на атом, що знаходиться в збудженому стані подіяти фотоном енергії, то він поглинутися атомом вже не зможе (нема рівнів, на які може перейти електрон). В такому випадку енергія зовнішнього фотона призводить до вимушеного переходу електрона на нижній енергетичний рівень, який для даного електрона буде основним. При такому переході утворюється 2 фотона. При цьому фотон, який з'явився внаслідок індукованого переходу, є точною копією фотона, який ініціював перехід атома із збудженого стану в основний. Він має ту ж енергію і той же напрям, що і вторинний фотон.

Враховуючи, що в речовині багато атомів, за допомогою спеціальних прийомів можна отримати лавину однакових вторинних фотонів і цим процесом можна керувати.

Ці спеціальні прийоми такі:

1. необхідно, щоб якомога більше атомів в речовині перебували у збудженому стані (тобто із заповненням переважно вищих енергетичних рівнів). Речовина, в якому більшість атомів знаходиться в збудженому стані, називають речовиною з інверсної заселеністю енергетичних рівнів. Інверсія в речовині досягається застосуванням 1. потужного зовнішнього джерела енергії.

2. Спеціальних речовин, для яких легше отримати инверсную заселеність енергетичних рівнів. У їх атомах є, так звані, метастабільні енергетичні рівні, які також є вищими по відношенню до основних рівнів, однак час перебування на них електронів відносно велике (10-2 - 10-4 с). Можливість існування таких рівнів обумовлена ​​тим, що перехід електрона з такого рівня в основний стан з випромінюванням фотона малоймовірний (заборонений правилами переходу).

3. Пристосування, яке забезпечить багаторазове проходження фотонів через речовину з інверсною заселеністю енергетичних рівнів, викликаючи якомога більше індукованих переходів.

Всі ці спеціальні прийоми були об'єднані в пристрої, який носить назву лазер.

· Лазер - прилад для отримання потужного електромагнітного випромінювання в оптичному діапазоні довжин хвиль шляхом індукованих переходів у квантовій системі.

Застосування має базуватися на таких основних принципах:

1. раціональний підбір потужності випромінювання залежно від завдань (достатність дії).

2. вибір раціонального способу впливу (застосовують такі способи: контактний, дистанційний, внутрішньосудинний, внутрішньопорожнинний, внутріорганних для органів з порожнинами і для патологічних порожнин).

3. індивідуалізація (враховувати особливості пацієнта, зокрема ступінь пігментації його шкіри).

Лазерна діагностика: для діагностики використовується ефекти дуже слабкого лазерного випромінювання. Заснована на реєстрації слабких вторинних випромінювань, які виникають в тканинах під дією ЧИ. Наприклад, якщо в вену ввести Гематопорфірин (фотосенсибілізатора), то через кілька днів здорові клітини від нього звільняються, а пухлинні - накопичують. Якщо на тканину подіяти синім ЛІ, то пухлина починає світитися.

Ангіоскопія для діагностики атеросклеротичного ураження судин. Бляшки містять пофарбовані речовини - каротиноїди, під дією ЧИ вони флюорісціруют. У стоматології - для діагностики тріщин емалі зубів.

Отримання голографічних зображень внутрішніх органів, сформованих відображенням лазерних променів з використанням світловодів.

Терапія: Дуже цінні властивості ЧИ для терапії і хірургії - дозується і локальність дії ЧИ.

Використовують низькоінтенсивне ЧИ (0,1-1 Вт/см2).

Таке ЧИ має протизапальну, нормалізує мікроциркуляцію, протівоотековое, тромболітичну, аналгітіческое, десенсибілізуючу дію. Також лазерне випромінювання сприяє збільшенню рівня кисню в тканинах, стимуляції регенерації тканин, посиленню метаболізму, імунологічних процесів.

Найчастіше застосовують у комплексі з іншими методами терапії. Наприклад, у поєднанні з лікарськими препаратами ЧИ дозволяє знизити дози ліків, тому що саме діє стимуляції клітинних процесів + концентрують ліки у хворий зоні (імовірно за рахунок поліпшення мікроциркуляції в органі). Вважають найбільш ефективним дію на БАТ (з урахуванням власної частоти коливань біологічних структур. Наприклад, для терапії органів кровообігу необхідно використовувати імпульсний режим з частотою серцевих скорочень, а для купірування болю - 20000Гц і т.д.)

Магнітолазеротерапія застосовується для лікування опіків, стенокардії.

Лазерна хірургія. При інтенсивності ЧИ рівній 5-10 Вт/см2 велика частина енергії ЧИ перетворюється на теплову. Нагрівання тканини від 37 до 600 не викликає структурних змін в тканині, від 60 до 100 - призводить до фотокоагуляції, закипання води, перехід її в пару і розриву клітини. Після перевищення температури 300-4000 тканина чорніє, обвуглюється і починає диміти. Понад 500 - тканина горить і випаровується (фотоабляція, фоторазрушеніе).

Нагрівання матеріалу відбувається швидко, тепло не передається на сусідні області і концентрується в зоні опромінення. Це дозволяє використовувати вибухову хвилю для руйнування пухлин. Найбільше руйнуються пігментовані клітини, оскільки характеризуються максимальним коефіцієнтом поглинання. Тому часто в патологічні тканини перед їх руйнуванням вводять барвники, що збільшують поглинаючу здатність цих тканин.

Часто використовують світловоди, які дозволяють робити операції за допомогою лазерів без розрізу.

Лазерний скальпель:

1. безкровний розріз через фотокоагуляції;

2. надійність в роботі (не зламається про кісточку).

3. прозорий, що розширює поле зору хірурга,

4. абсолютна стерильність (промінь + вбиває мікроби внаслідок високої температури).

5. локальність.

6. аналгетичний ефект. Рана швидко гоїться. Особливо застосовують в офтальмології - лазерна мікрохірургія ока (приварюють відшарувалася сітківку, руйнують внутрішньоочні пухлини, глаукому, забезпечуючи відтік внутрішньоочної рідини через мікроотвір)

1. Які два вчення про природу світла існують у фізиці? Які світлові явища підтверджують їх?

2. У чому полягає суть гіпотези Планка?

3. Що таке корпускулярно-хвильовий дуалізм світла?

4. У чому полягає суть квантування електромагнітного випромінювання?

5. Схарактеризуйте фотон як світловий квант.

6. Що таке енергія? Кінетична енергія?

7. Чому для різних речовин червона межа фотоефекту має різні значення?

8. У чому суть квантових уявлень про поширення й поглинання світла?

9. Які факти свідчать про наявність у світла хвильових властивостей?

10. Які факти свідчать про наявність у світла корпускулярних властиво­стей?

11. Чому при частотах, менших за червону межу, фотоефект не спостеріга­ється?

12. Що називається тиском? Силою тиску?

13. У якому випадку тиск світла більший: під час його падіння на дзер­кальну поверхню чи на чорну?

14. Чому хвіст комети, яка летить до Сонця, спрямований у протилежний від нього бік?

15. Опишіть характер взаємодії світла з речовиною унаслідок фотоефекту.

16. Які існують закономірності взаємодії речовини з оптичним випроміню­ванням, яке падає на нього? •

17. У чому полягає суть гіпотези Планка?

18. Що таке корпускулярно-хвильовий дуалізм світла?

19. У чому полягає суть квантування електромагнітного випромінювання?

20. Схарактеризуйте фотон як світловий квант.

21. Що таке енергія? Кінетична енергія?

22. Чому для різних речовин червона межа фотоефекту має різні значення?

23. У чому суть квантових уявлень про поширення й поглинання світла?

24. Які факти свідчать про наявність у світла хвильових властивостей?

25. Які факти свідчать про наявність у світла корпускулярних властиво­стей?

26. Чому при частотах, менших за червону межу, фотоефект не спостеріга­ється?

27. Що називається тиском? Силою тиску?

28. У якому випадку тиск світла більший: під час його падіння на дзер­кальну поверхню чи на чорну?

29. Чому хвіст комети, яка летить до Сонця, спрямований у протилежний від нього бік?

30. Опишіть характер взаємодії світла з речовиною унаслідок фотоефекту.

Задачі для розв'язування на уроці

1.Робота виходу електронів із калію дорівнює 3,55 10^-10 Дж. Визначте довжину хвилі червоної межі фотоефекту. (Відповідь: 5,6 10" м.)

2.Довжина хвилі, що відповідає червоній межі фотоефекту для літію, дорівнює 5,22 10⁷ м. Визначте потенціал роботи виходу електронів з літію. (Відповідь: 2,38 В.)

3.Робота виходу електронів із натрію 3,63 10^-11 Дж. Чи виникає фото­ефект під час опромінення натрію видимим випромінюванням? Інфра­червоним? (Відповідь: так; ні.)

4.Фотосинтез у зелених листках рослин відбувається інтенсивно під час поглинання червоного світла з довжиною хвилі 680 нм. Обчисліть енер­гію відповідних фотонів. (Відповідь: 1,8 еВ.)

5.Фотосинтез у зелених листках рослин інтенсивно відбувається під час поглинання червоного світла з довжиною хвилі 680 нм. Обчисліть енергію відповідних фотонів. Поясніть походження зеленого кольору листків.

6.Робота виходу електронів із калію дорівнює 3,55 10^-10 Дж. Визначте довжину хвилі червоної межі фотоефекту. (Відповідь: 5,6 10" м.)

7.Довжина хвилі, що відповідає червоній межі фотоефекту для літію, дорівнює 5,22 10⁷ м. Визначте потенціал роботи виходу електронів з літію. (Відповідь: 2,38 В.)

8.Робота виходу електронів із натрію 3,63 10^-11 Дж. Чи виникає фото­ефект під час опромінення натрію видимим випромінюванням? Інфра­червоним? (Відповідь: так; ні.)

9.Фотосинтез у зелених листках рослин відбувається інтенсивно під час поглинання червоного світла з довжиною хвилі 680 нм. Обчисліть енер­гію відповідних фотонів. (Відповідь: 1,8 еВ.)

10.Фотосинтез у зелених листках рослин інтенсивно відбувається під час поглинання червоного світла з довжиною хвилі 680 нм. Обчисліть енергію відповідних фотонів. Поясніть походження зеленого кольору листків.

Дата добавления: 2014-01-07