Закон Бугера и современная медицина

В терминах квантовой теории процесс поглощения света связан с переходом электронов в поглощающих атомах, ионах, молекулах или твердом теле с более низких уровней энергии на более высокие.

В световых пучках очень большой интенсивности поглощение света перестает подчиняться закону Бугера, то есть коэффициент поглощения становится функцией интенсивности света. Этот эффект может быть обусловлен тем, что очень большая доля поглощающих частиц, перейдя в возбужденное состояние и оставаясь в нем сравнительно долго, теряет способность поглощать свет.

Если в поглощающей среде искусственно создана инверсия населенности, то есть число возбужденных состояний на верхнем уровне превосходит таковое на нижнем, то каждый фотон из падающего потока имеет большую вероятность индуцировать испускание точно такого же фотона, чем быть поглощенным самому. В этом случае интенсивность выходящего света превосходит интенсивность падающего, то есть имеет место усиление света. На нем основано действие лазеров.

Лазеры широко применяются в медицине как, например, бескровные скальпели, при лечении глазных и кожных заболеваний. Лазерные локаторы позволяют контролировать распределение загрязнений в атмосфере на различных высотах, определять состав атмосферы.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАТУРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ И ТОЛЩИНЫ ПОЛОВИННОГО СЛОЯ ПОГЛОЩЕНИЯ .

Закон Бугера имеет следующий вид: преобразуем его следующим образом и прологарифмируем полученное выражение . Чтобы в правой части полученного выражения избавиться от знака минус, воспользуемся свойствами логарифмов и получим следующее выражение для закона Бугера:

(9)

Из равенства (9) легко получить выражение для расчёта натурального показателя поглощения. Оно имеет вид:

(10)

Чтобы из (9) получить аналитическое выражение толщины слоя половинного поглощения, надо выражение прировнять к двум, так как , а . Тогда получим N, что толщина слоя половинного поглощения равна:

(11)

Графически обработать результаты можно следующим образом: построить график зависимости от толщины слоя поглощения . График будет иметь следующий вид (рис.5). по оси ординат взять половину и провести перпендикуляр к графику, затем из точки пересечения перпендикуляра и кривой опустить перпендикуляр на ось абсцисс. Полученный отрезок и даст величину слоя половинного поглощения .

Рис.5. Графическая обработка результатов измерений.

Для того, чтобы получить графически величину натурального показателя поглощения, надо построить график зависимости от толщены слоя поглощения . Тангенс угла наклона прямой (рис.5 б) даст величину натурального показателя поглощения (тангенс угла – это отношение противолежащего катета к прилежащему).

ПРОТОКОЛ

Дата добавления: 2015-12-08