Недостатки оптической системы глаза

 

В норме в глазу при отсутствии аккомодации лучи фокусируются на сетчатку. Такой глаз называется эмметропическим. Глаз, в котором это условие не выполняется, называют аметропическим. Видами аметропии являются близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия).

 

Рис. 50.

Одна из причин – это изменение свойств хрусталика. Исправляют недостатки зрения при помощи линз (рис. 50).

 

ЛЕКЦИЯ 13

 

Действие различного рода излучений

 

Тепловое излучение

 

а) Солнце – источник теплового излучения, обусловливающий жизнь на Земле. Его излучение обладает лечебными свойствами (гелиотерапия). Но возможно и негативное действие (тепловой удар, ожоги). Максимум энергии излучения в спектре Солнца приходится на длину волны 555 нм, что соответствует наилучшей чувствительности глаза. В излучении, достигающем земной поверхности отсутствуют коротковолновые УФ лучи. Они поглощаются озоновым слоем.

Организм человека поддерживает постоянную температуру тела, которая отличается от температуры внешней среды. Между телом человека и окружающей средой возникает теплообмен. Задача организма состоит в обеспечении равенства между теплотой, выделяемой в организме (Q_выд) и теплотой, отдаваемой в окружающую среду(Q_отд).

Если этот баланс нарушается, то организм погибает от переохлаждения или от перегрева.

От общей доли энергетических потерь тепловое излучение организма составляет ~ 50 %. Максимум излучения приходится на длину волны λ = 9,5 мкм. Мощность потерь P для раздетого человека ~ 122 Вт при T ₀ = 18°C. P для человека одетого в x/б ткань 37 Вт при тех же условиях. В последнем случае уменьшение теплопотерь связано с теплопроводностью – процессом передачи тепла через слой материала. Здесь передача тепла осуществляется при непосредственном контакте.

Теплообмену способствует явление конвекции – образование газовых или жидкостных потоков, перемешивающих эти среды. В конвекционном потоке теплообмен происходит гораздо эффективнее (например, при ветре). Для тела под одеждой конвекционные потоки сведены практически к нулю.

Если температура окружающей среды выше температуры тела, то теплопроводность и конвекция создают тепловой поток, направленный внутрь тела. Это может привести к перегреву (тепловой удар). Живой организм не в состоянии функционировать без отдачи тепла наружу.

Еще один механизм, посредством которого организм отдает теплоту, связан с испарением жидкости. При комнатной температуре и нормальной влажности человек выводит из организма ~ 0,35 кГ влаги в сутки вместе с выдыхаемым воздухом; ~ 0,5 кГ влаги в виде пота. Это в сумме составляет энергию ~ 2 10⁶ Дж, и в сутки достигает ~ 25–30 % от всей теплопродукции организма.

б) Термография – диагностический метод, основанный на измерении и регистрации теплового излучения поверхности тела человека или его отдельных участков.

При соблюдении стандартных условий регистрируемая топография излучения характерна для данного человека.

Определение распределения температуры по поверхности тела осуществляется несколькими способами: а) пленками
жидких кристаллов; б) тепловизорами, чувствительность которых до 0,2°.

Регистрация излучения разных участков поверхности тела является надежным неинвазивным диагностическим методом.

в) Воздействие низких температур.

Холод – лечебное средство. Под действием холода происходит спазм мелких сосудов, понижается нервная возбудимость, замедляется кровоток, предотвращается возникновение отеков. Процедура криомассажа использует жидкий азот (–196°C). При этом тефлоновая насадка имеет температуру (–50–60°C).

г) Светолечение. Это использование инфракрасного (ИК) и видимого излучения в лечебных целях.

Лампа Минина, лампа Соллюкс. В них сочетается видимое и ИК излучения. Источник лампа накаливания 50 и 500 Вт соответственно.

Длинноволновое ультрафиолетовое (УФ) излучение (400–315 нм). Вызывает эритемное и загарное действие. Используется при лечении многих дерматологических заболеваний.

Средневолновое УФ излучение (315–280 нм). Витаминообразующее и антирахитное действие.

Коротковолновое УФ излучение (280–200 нм). Бактерицидное действие. Для глаз все УФ излучения вредны.

 

Рентгеновское излучение

 

Это электромагнитные волны с длиной от 10^‑5 до 80 нм. Получают в рентгеновских трубках (рис. 51 а). При торможении электронов материалом анода возникает тормозное рентгеновское излучение. Спектр этого излучения сплошной. Это связано с тем, что разные электроны отдают на излучение различную энергию (рис. 51 б).  ‑ закон сохранения энергии для рентгеновского излучения.  – энергия рентгеновского излучения (  – постоянная планка,  – частота),  – энергия электрона, е – заряд электрона, U – электрическое напряжение на трубке.

 

а)

б)

в)

Рис. 51. а) устройство рентгеновской трубки,

б)спектр тормозного рентгеновского излучения,

в) характеристическое рентгеновское излучение

Увеличение напряжения на рентгеновской трубке приводит к тому, что на фоне сплошного спектра появляется линейчатый (рис. 51 в), который зависит от материала анода. Спектр называется характеристическим. Электроны, ускоренные высоким напряжением проникают вглубь атома и выбивают электроны из внутренних слоев. На свободные места переходят электроны с верхних уровней. Эти переходы дают характеристическое излучение.

Поток рентгеновского излучения ослабляется в веществе по закону:

,                               (42.1)

где,  ‑ линейный коэффициент ослабления, зависящий от плотности вещества; x ‑ толщина слоя.