Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






Види фізичних полів тіла людини. Їхні джерела

Навколо людини існують електромагнітні й акустичні поля (гравітаційне поле й елементарні частки залишаються за межами нашого розгляду).

Можна виділити основні 4 діапазони електромагнітного випромінювання і 3 діапазони акустичного випромінювання, у яких нині ведуться дослідження (мал. 12.1).

Електромагнітні поля. Діапазон власного електромагнітного випромінювання обмежений з боку коротких хвиль оптичним випромінюванням, більш короткохвильове випромінювання - включаючи рентгенівське і g-кванти - не зареєстрований. З боку довгих хвиль діапазон можна обмежити радіохвилями довжиною близько 60 см. У порядку зростання частоти чотири діапазони електромагнітного поля, представлені на мал. 12.1, містять у собі:

1) низькочастотне електричне (Е) і магнітне (В) поле (частоти нижче 103 Гц);

2) радіохвилі надвисоких частот (РНЧ) (частоти 109-1010 Гц і довжина хвилі поза тілом 3-60 см);

3) інфрачервоне (ІЧ) випромінювання (частота 1014 Гц, довжина хвилі 3-10 мкм );

4) оптичне випромінювання (частота 1015 Гц, довжина хвилі порядку 0,5 мкм).

Такий вибір діапазонів обумовлений не технічними можливостями сучасної електроніки, а особливостями біологічних об'єктів і оцінками інформативності різних діапазонів для медицини. Характерні параметри різних електромагнітних полів, створюваних тілом людини, приведені в табл. 12.1.

Джерела електромагнітних полів різні в різних діапазонах частот. Низькочастотні поля створюються головним чином при протіканні фізіологічних процесів, що супроводжуються електричною активністю органів: кишечником ((1 хв), серцем (характерний час процесів порядку 1 с), мозком ((0,1 с), нервовими волокнами ((10 мс ). Спектр частот, що відповідають цим процесам, обмежений зверху значеннями, що не перевершують (1кгц).

У РНЧ і ІЧ-діапазонах джерелом фізичних полів є теплове електромагнітне випромінювання.

Щоб оцінити інтенсивність електромагнітного випромінювання на різних довжинах хвиль, тіло людини, як випромінювач, можна з достатньою точністю моделювати абсолютно чорним тілом, що, як відомо, поглинає все падаюче на нього випромінювання і тому володіє максимальною випромінюючою здатністю.

Випромінювальна здатність тіла ελ – кількість енергії, що випускається одиницею поверхні тіла в одиницю часу в одиничному інтервалі довжин хвиль в усіх напрямках - залежить від довжини хвилі λ і абсолютної температури тіла Т.

Ця функція має максимум на довжині хвилі λт » hс/(5k), що при температурі людського тіла Т = 310 До складає близько 10 мкм. Тому ІЧ-випромінювання тіла людини вимірюють тепловізорами в діапазоні 3-10 мкм, де воно максимальне.

 

Таблиця 12.1. Характеристики електромагнітних полів, створюваних тілом людини

 

  Електричне Магнітне Електромагнітне випромінювання РНЧ діапазону Інфрачервоне ІЧ Видиме
Частота, Гц   0 - 103 109 1014 1015
Довжина хвилі 3 - 60 див 3-14 мкм 500 нм
Датчики електроди СКВІД антени-аплікатори тепловізори ФЕУ
Спосіб реєстрації контактний і без-контактн. безконтактний контактний дистанційний дистанційний
Джерела полів біопотен- ціали біоструми теплове випромінювання хемілю- мінес- ценція

 

З мал. 12.2 випливає, що у РНЧ-діапазоні, у якому довжина хвилі в 104 разів більше, щільність енергії теплового випромінювання на багато порядків менше.

Вимір теплового випромінювання дозволяє визначити температуру тіла людини через те, що спектральна залежність теплового випромінювання міняється з ростом температури. На мал. 12.2 приведені криві для двох температур чорного тіла: 290 ДО (крива 1) і 310 ДО (крива 2). Настільки велику різницю температур ми вибрали, щоб яскравіше виділити розходження між кривими. Видно, що ріст температури усього на 20 До викликає збільшення інтенсивності випромінювання в 1,5 рази (у ІЧ-діапазоні) - в інших діапазонах він помітно менше.

Акустичні поля. Діапазон власного акустичного випромінювання обмежений з боку довгих хвиль механічними коливаннями поверхні тіла людини (0,01 Гц), з боку коротких хвиль ультразвуковим випромінюванням, зокрема, від тіла людини реєстрували сигнали з частотою порядку 10 Мгц.

У порядку зростання частоти (цифри на мал. 12.1.) три діапазони акустичного поля містять у собі: 1). низькочастотні коливання (частоти нижче 103 Гц); 2). кохлеарну акустичну емісію (КАЕ) - випромінювання з вуха людини (ν ~103 Гц); 3). ультразвукове випромінювання (ν ~ 1-10 МГц).

Джерела акустичних полів у різних діапазонах частот мають різну природу. Низькочастотне випромінювання створюється фізіологічними процесами: дихальними рухами, биттям серця, струмом крові в кровоносних судинах і деяких інших процесах, що супроводжуються коливаннями поверхні людського тіла в діапазоні приблизно 0,01 - 103 Гц. Це випромінювання у виді коливань поверхні можна зареєструвати контактними, або безконтактними методами, однак його практично неможливо виміряти дистанційно за допомогою мікрофонів. Це зв'язано з тим, що акустичні хвилі, що йдуть із глибини тіла, практично цілком відбивають назад від границі роздягнула «повітря-тіло людини» і не виходять назовні в повітря з тіла людини. Коефіцієнт відображення звукових хвиль близький до одиниці через те, що щільність тканин тіла людини близька до щільності води, що на три порядки вище щільності повітря.

У всіх наземних хребетних існує, однак, спеціальний орган, у якому здійснюється гарне акустичне узгодження між повітрям і рідким середовищем, - це вухо. Середнє і внутрішнє вухо забезпечують передачу майже без утрат звукових хвиль з повітря до рецепторних кліток внутрішнього вуха. Відповідно, у принципі, можливий і зворотний процес - передача з вуха в навколишнє середовище - і він виявлений експериментально за допомогою мікрофона, вставленого у вушний канал.

Джерелом акустичного вивчення мегагерцевого діапазону є теплове акустичне випромінювання - повний аналог відповідного електромагнітного випромінювання. Воно виникає внаслідок хаотичного теплового руху атомів і молекул людського тіла. Інтенсивність цих акустичних хвиль, як і електромагнітних, визначається абсолютною температурою тіла.

Розглянемо кожен вид фізичних полів, створюваних тілом людини, окремо.

 


Читайте також:

  1. II. МЕХАНІЗМИ ФІЗІОЛОГІЧНОЇ ДІЇ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ.
  2. V Такі негативні особистісні утворення, як самовпевненість і нерозвиненість автономії та ініціативи, обумовлюють неадаптивне старіння людини.
  3. А джерелами фінансування державні капітальні вкладення поділяються на централізовані та децентралізовані.
  4. АДАПТАЦІЯ ОПОРНО-РУХОВОГО АПАРАТУ ТА ФУНКЦІОНАЛЬНИХ СИСТЕМ ОРГАНІЗМУ ДО ФІЗИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
  5. Адвокатура — неодмінний складовий елемент механізму забезпечення прав людини.
  6. Активність особистості та її джерела, спрямованість особистості
  7. Альтернативні джерела формування підприємницького капіталу
  8. АНАЛІЗ ОБОРОТНИХ АКТИВІВ ЗА ДЖЕРЕЛАМИ ЇХ ФОРМУВАННЯ
  9. Аналіз ризику в життєдіяльності людини.
  10. Аналіз співвідношення активів із джерелами їх фінансування
  11. АНАЛІЗАТОРІВ У ПРОЦЕСІ РОСТУ ТА РОЗВИТКУ ЛЮДИНИ.
  12. Антропогенне забруднення природного середовища. Джерела забруднень




Переглядів: 637

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
ВЛАСНІ ФІЗИЧНІ ПОЛЯ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ | Низькочастотні електричні і магнітні поля

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.002 сек.