5. Воздействие оптического излучении на человека.

Воздействие на человека наиболее биологически активного ультра­фиолетового излучения зависит от величины квантов излучения, облученно­сти и времени действия. Известно благотворное действие на человека ульт­рафиолетового солнечного излучения. Кванты ультрафиолетового излуче­ния, поглощенные белковыми коллоидами протоплазмы клеток кожи, расщепляют молекулы белка. Это сопровождается образованием новых биологически активных веществ (витамин D, гистамин и д р.). Распростра­няясь по организму диффузией или по путям циркуляции жидкостей, эти вещества обусловливают общефизиологические сдвиги терапевтического и тонизирующего характера. В результате фотохимических, процессов в коже возникает ультрафиолетовая эритема и пигментация. В отличие от тепловой эритемы, возникающей сразу после нагревания, ультра­фиолетовая эритема (покраснение кожи) появляется спустя несколько часов после облучения (от 2 до 6 ч ) . Минимальное количество облучения, при котором впервые возникает эритема, называют пороговой дозой (биодоза). При «достатке естественного ультрафиолетового излучения зимой в средней полосе и особенно в северных районах используют искусственные источники УФ излучения для облучения людей.

Инфракрасное излучение, имея небольшую энергию квантов, оказывает в основном тепловое действие на человек;!. Благодаря хорошей проникаю- щей способности инфракрасное излучение способно нагревать глубинные слои тканей.

Энергия квантов видимого излучения меньше, чем энергия квантов ультрафиолетового, поэтому многие полезные фотохимические реакции не могут происходить под действием видимого излучения. Это ограничивает применение видимого излучения для терапевтических целей

Видимое излучение, воспринимаемое глазом человека, вызывает зри- тельное ощущение. Световое действие излучения изучено только

применительно к органам зрения ч

13. Система эритемных величин и единицы их измерении.

На развитие, физиологическое состояние и продуктивность животных могут оказывать влияние ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения. Каждому из названных видов оптического излучения присущи свои специфические особенности воздействия на организм животных.

Ультрафиолетовое излучение оказывает наиболее сильное и многостороннее биологическое действие на организм животных. Условно принято считать, что общее благоприятное действие ультрафиолетового излучения на животных пропорционально его эритем ному действию

Исходной величиной служит эритемный поток. Он определяется как поток излучения, оценеенный по его эритемному действию:

где i — номер промежутка длин волн, на котором усредняются значения φ_Л и К_λЭ;

К_λЭ —относительная эритемная эффективность излучения.

Единицей эритемного потока служит эр, численно равный излучению мощностью в 1 вт с длиной волны 297 нм, которое обладает максимальным эритемным действием.

2. Характеристики оптической области спектра.

Рис. 2. Спектр электромагнитных излучений.

Оптическим называют излучение с длинам и во л н от 10 нм до 340 мкм. В оптическую область спектра входят ультрафиолетовое (от 10 до 380 нм), ви­димое (от 380 до 760 нм) и инфракрасное (от 760 нм до 340 л«ч) излучения Ультрафиолетовое излучение, попадая в глаз, не вызывает зрительного ощу­щения. К ближним (длинноволновым) ультрафиолетовым излучениям (область а) относят излучения с длинами волн от 380 до 315 нм. Они способны вызывать пигментацию кожи (загар). Биологическая активность этих излучений небольшая. Их широко применяют для люминесцентного анализа и фотовозбуждения светящихся веществ.

Средним (средневолновым) ультрафиолетовым излучением (область

2. называют излучения с длинами волн от 315 до 280 нм Они оказывают сильное действие на растения и животных; в организме животных прови­тамины D могут превращаться в витамин D.

Дальним (коротковолновым) ультрафиолетовым излучением (область

2. называют излучения с длинами волн от 280 до 200 нм. Они отличаются значительным бактерицидным действием. Излучение с длинами волн короче 200 нм сильно поглощается воздухом, поэтому оно получило название вакуумного ультрофиолетового излучения.

Самую большую часть оптической области спектра занимают инфра­красные излучения (от 760 нм до 340 мкм). Чаще всего его разделяют на коротковолновое—от 760 нм до 25 мкм, средневолновое—от 25 мкм до 250 мкм и длинноволновое — от 250 мкм до 340лкм

7. Воздействие оптического излучении на микроорганизмы.

Видимое излучение при обычной плотности излучения не вызывает в микроорганизмах каких либо отрицательных действий, при большой плотности видимое излучение может оказывать губительное на них влияние.

ИК- при высокой плотности вызывает гибель микроорганизма от повышенных температур

УФ- излучение также при значительной плотности способна убивать микроорганизмы

Максимальную чувствительность бактерии обнаруживают к одно­родным излучениям с длинной волны Л=254 нм, то есть максималь­ной эффективностью уничтожения бактерии обладает монохроматиче­ское излучение при Л=254 нм.

8. Воздействие оптического излучения на растения

Влияние на растения может оказывать только та часть энергии изуче­ния, которая ими поглощается Часть энергии излучения, поглощенной растения­ми, используется ими на осуществление фотосинтеза, а часть ее идет на нагрев и испарение воды (транспирация). Фотосинтетическим действием обладает излучение с длинами волн от 300 до 750 нм

Фотосинтезом называется процесс образования растениями органических веществ из минеральных за счет энергии оптического излучения. Упрощенно процесс фотосинтеза можно описать следующим выражением: СО₂ (углекислый газ) +_Н2О (вода) + энергия излучения - С₆Н₁₂О₆ (органическое вещество) + O₂ (кислород).

Спектры поглощения излучения листьями различных видов растений имеют одинаковый характер. Больше всего листья поглощают излучения с длинами волн 600—685 нм и300—500 н ц меньше—излучения с длинами волн 500—600 нм. Зеленый лист растения поглотает 80—90% падающего на него фотосинтетически активного излучения, отражает 5—10% и примерно столько же пропуска­

Рис Спектральная интенсивность фотосинтеза (1) и спектральная чувстви­тельность фитофотометра (2).

Исходя из спектра действия, наиболее полно в фотосинтезе используется излучение с длиной волны 680 нм Лампы для облучения растений должны давать излучения разных длин волн в области спектра 300—750 нм При этом желательно, чтобы больше излучения приходилось на область оранжево- красных и сине-фиолетовых излучений.Ультрофиолетовое излучение длинами волн короче 295 нм угнетающе действует на растения поэтом} в спектре ламп для облучения растений оно должно отсутствовать.

9. Энергетические величины и единицы их измерении.

Оптическое излучение представляет собой поток квантов в диапазо­не от 10 нм до 340мкм. Сумма энергий квантов излучения распростра­ненных в пространстве за промежуток времени At называют энергией:

∞

W=∑∆W_квант

_I

Сумма квантов энергии в единицу времени называют мощностью или

W

потоком излучения: Р=Ф=— , [Вт].

t

Характер распространения мощности по длине волны, т.е. величина пока­зывающая сколько энергии излучается на каждой 1 называется спектральной

10. Спектральная интенсивность источника и спектральная чувствительность приемника оптического излучении.

Для характеристики источников со сплошным спектром пользуются величиной спектральной интенсивности потока излучения φ_л , под которой понимается отношение однородного потока ДФ_Л к ширине узкой полосы спектра Д_л, на которой измерен этот поток

Спектральная чувствительность приемника gλ определяется отношением части энергии монохроматического потока, полезно превращенной в новый вид энергии F_ЛЭ, к полному монохроматическому потоку, упавшему на приемник F_ЛП .

Коэффициент С определяется выбором единиц измерения величины F_ЛЭ . Величина F_ЛЭ определяет собой меру реакции данного приемника на падающее на него излучение. Она выражается в единицах, характеризующих эту реакцию. Например, если приемником служит фотоэлемент, то эта величина может быть выражена в единицах фототока—амперах

Спектральная чувствительность избирательных приемников излучения обыч­но имеет максимальное значение (g_MAX) в определенной области спектра. Если этот максимум принять за единицу, а все другие значения разделить на максимальные то спектральную чувствительность можно выразить в относительных единицах:

12. Система световых величин и единицы их измерений.

Первая система эффективных величин, в которой за основу принята спектральная чувствительность «среднего» человеческого глаза (или относительная видимость излучения), названа системой световых величин. Эффективный поток в системе световых величин называется световым потоком и определяется как мощность энергии излучения, оцениваемая по действию на «средний» глаз человека

За единицу светового потока принят люмен , то есть световой поток излучаемый абсолютно черным телом с площади 0,5305 мм при температуре затвердевания платины (2042°). Глаз человека проявляет наивысшую чувствительность к излучению с длиной волны λ=555 нм.

Экспериментально установлено, что однородное излучение мощностью в 1 вт при λ=555 нм составляет 683 лм светового потока. Число 683 называют световым эквивалентом мощности излучения.Максимальное значение спектральной чувствительности «среднего» глаза человека равно 683 лм/ап Следовательно, в обшем случае для излучения со сплошным спектром световой поток определится как:

Взаимосвязь между освещенностью и силой с:

β - угол между нормалью к элементу поверхности и направлением силы света

I_а - сила света источника в направлении освещаемой поверхности I - расстояние между освещаемой поверхностью и источником света.

Количество освещенности величина световой энергии, упавшей наединицу площади освещаемой поверхности. Вычисляется количество освещения как произведение освещенности на продолжительность освещения.

лк-сек

где Ei - мгновенное значение освещенности

Яркость, есть отношение силы света в данном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Единицей измерения яркости служит н и т. 1 нит

Пространственная плотность светового потока в данном направлении назы­вается силой света и определяется отношением величины светово­го потока к величине телесного угла, в пределах которого заключен и равномерно распределен данный поток.

Единицей силы света служит с веча

Плотность светового потока по освещаемой поверхности называется освещенностью и определяется отношением величины светового потока к площади поверхности, по которой он равномерно распределен Единицей освещенности служит л ю к с