42) Теплоотдача организма. Физические основы термографии.

Тело человека имеет определенную температуру благодаря терморегуляции, важной частью которой является теплообмен организма с окружающей средой. Этот теплообмен происходит посредством теплопроводности, конвекции, испарения и излучения. Так как теплопроводность воздуха мала, то этот вид теплоотдачи незначителен. Испарение происходит с поверхности кожи и легких. На него приходится около 30% теплопотерь, а на конвекцию около 20%. Максимальная доля теплопотерь (около 50%) приходится на излучение во внешнюю среду от одежды и открытых частей тела.

Патологические процессы, такие как опухоли, воспалительные очаги, повышают местную температуру, поэтому изменение интенсивности ИК-излучения может служить диагностическим признаком наличия патологических процессов. Этот диагностический метод называется термографией.

Термография абсолютно безвредна и в перспективе может стать методом массового профилактического обследования населения.

Определение различия температуры поверхности тела при термографии в основном осуществляется двумя методами.

В одном случае используются жидкокристаллические индикаторы, оптические свойства 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, более распространенный, — технический, он основан на использовании тепловизоров.

Тепловизор — это техническая система, подобная телевизору, которая способна воспринимать инфракрасное излучение, идущее от тела, преобразовывать это излучение в оптический диапазон и воспроизводить изображение тела на экране. Части тела, имеющие разные температуры, изображаются на экране разным цветом.

43) Люминесценция, ее виды. Механизм и свойства люминесценции. Правило Стокса.

Люминесценция – излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела, если его длительность после прекращения внешнего воздействия (послесвечение) значительно превышает период световых колебаний (10^-15 с).

Первая часть определения люминесценции была введена Е.Видеманом и отделяет люминесценцию от теплового равновесного излучения, указывая на то, чтопонятие люминесценции применимо только к совокупности атомов (молекул) находящихся в состоянии, близком к равновесному.

При сильном отклонении от равновесного состояния говорить о тепловом излучении или люминесценции не имеет смысла.В видимой части спектра тепловое излучение становится заметным только при температурах ~ 10³-10⁴ К, люминесцировать же в этой области тело может при любой температуре. Поэтому люминесценцию часто называютхолодным свечением.

Вторая часть определения – критерий длительности – была введена С.И. Вавиловым, и отделяет люминесценцию от болеекратковременных явлений вторичного излучения:

• отражения и рассеяния света,

• тормозного излучения заряженных частиц,

излучения Вавилова – Черенкова

По виду возбуждения различают:

• фотолюминесценцию (возбуждение светом),

• радиолюминесценцию(возбуждение проникающей радиацией, например, ионо-, катодо-, рентгено-,a-люминесценции),

• кандолюминесценцию (возбуждение при механических воздействиях),

• электролюминесценцию (возбуждение электрическим полем),

• хемилюминесценцию(возбуждение при химических реакциях), в частностибиолюминесценцию,

• радикалорекомбинационную люминесценцию,

• лиолюминесценцию(возбуждение при растворении кристаллов).

По длительности свечения различают:

• флуоресценцию (быстрозатухающую люминесценцию),

• фосфоресценцию(длительную люминесценцию).

По механизму элементарных процессов различают:

• резонансную,

• метастабильную (вынужденную),

• спонтанную,

• рекомбинационную люминесценции.

Люминесцировать могут вещества во всех агрегатных состояниях– газы и пары, растворы органических веществ, кристаллические вещества, стекла. Основное условие для люминесцирования - наличиедискретного спектра.

Вещества с непрерывным энергетическим спектром не люминесцируют, поскольку в них энергия возбуждения непрерывным образом переходит в теплоту.

длина волны испущенного света больше, чем поглощенного– этостоксова люминесценция, и имеет местоправило Стокса:спектр излучения в целом и его максимум сдвинуты по отношению к спектру поглощенного излучения (вызывающему люминесценцию) и его максимуму в сторону более длинных волн

Но возможны также процессы, когда излучающий атом получает дополнительную энергию от других атомов. В этом случае испущенный квант может иметь меньшую длину волны – и мы имеем антистоксову люминесценцию.