Bazele biofizice ale interacțiunii radiațiilor cu substanță

Bazele biofizice ale ineractiunii radiatiilor.Notiuni generale

Prin radiatie intelegem atat radiatia emisa ca rezultat al intabilitatii nucleare (alfa,beta,gama si neutron),cat si radiatia electromagnetic,cum sunt microundele si razele X.

Radiatia electromagnetica este forma de propagare in spatiu a energiei unui camp electric(E) si magnetic (B),care oscileaza cu aceeasi perioada(T) sau frecventa(v) in planuri perpendiculare atat pe directia de propagare cat si unul pe celalalt.

Radiatiile electromagnetice au un caracter dualist,ele reprezentand unde (propagrea in spatiu a unei miscari oscilatorii),cat si corpusculi-fotoni,a caror energie si impuls sunt proprii pentru fiecare radiatie.

Orice radiatie electromagnetica este,simultan,atat unda cat si corpuscul.

Radiatiile se clasifica:

In functie de natura lor avem radiatii electromagnetice,ce reprezinta forma de propagare in spatiu a campului electromagnetic sub forma de unda transversal;

radiatii elastice,forma de propagare fiind sub forma de unde longitudinale a vibratiilor unui mediu elastic si radiatiile corpusculare,reprezentand fascilcule

(fluxuri) de particule incarcate electric de mare energie,emise ca rezultat al instabilitatii nucleului,deci radiatii nucleare.

In functie de energie si de impactul lor asupra substantei avem radiatiile ionizante,care sunt radiatii de mare energie(E>5eV),ce produc ionizarea si

radiatiile neionizante,acestea fiind radiatii de energie mica.

Undele electromagnetice sunt unde tranversale ,vectorul E si vectorul B,fiind perendiculari intre ei si totodata perpendiculari pe vectorul de viteza de propagare a undei.Aceatea se propaga in vid cu viteza finite si constanta.

Orice radiatie electromagnetic este caracterizata prin viteza de propagare,

respectiv prin lungimea de unda.

Radiatiile electromagnetice propagate in vid au aceeasi viteza,insa trecerea dintr-un mediu in altul modifica viteza cat si lungimea de unda a radiatiilor,ramanand insa constanta frecventa.

Lungimea de unda a radiatiile electromagnetice este de la 103m pana la 10-15m.

Energia radiatiilor este cuantificata prin relatia:

E = hv = hc / λ

(h=6,626•10-34J.s reprezinta o constanta universala-constanta lui Planck sau

h=0,414•10-14 eV.s=1,584•10-37 kcal.s

In afara de energia E=hv,un foton poseda si impulsul p=h/λ

Radiatia solara este esentiala pentru biosfera. 1,4•103 m2 este fluxul de energie radianta interceptat de atmosfera pamantului.Din radiatiile primate la limita superioara a atmosferei fac parte radiatiile UV si IR.

Ionizarea(data de radiatiile X si λ ) se produce cand energia fotonilor smulge

electroni din atom.

Lumina absorbita poate active anumite procese sau inactive unele substante active ,organite celulare,virusuri etc.Criteriul lungimii de unda este asociat cu cel

al mecanismului de producere.

Daca undele se obtin prin oscilatii electrice ,ele se numesc unde hertziene;daca se obtin prin radiatii termice(calorice) sunt unde infrarosii.Undele infrarosii de

lungime de unda λ mai mare,se intrepatrund cu cele hertziene de lungime de unda mai mica.Aceeasi intrepatrundere o au si radiatiile UV cu λ mic si radiatiile Roentgen cu λ mare(radiatii X).Depinzand de metoda de excitare a atomului,cele obtinute in tubul Crookes sunt radiatii Roentgen,iar cele obtinute

intr-o lampa cu vapori de mercur sunt radiatiile ultraviolete.

Dincolo de radiatiile Roentgen, se afla radiatiile  emise de substantele radioactive.

Actiunea biologica a radiatiilor de lumina vizibila

Radiatiile vizibile sunt cuprinse intre lungimile de unda de 400÷750 nm si au energie cuprinsa intre 3,02÷1,65 eV.Lumina vizibila influenteaza comportamentul

plantelor si al animalelor.

Lumina alba influenteaza nutritia, miscarea si dezvoltarea organismelor vii.

Nutritia este inseparabila de fotosinteza.Dezvoltarea plantelor este influentata de

lumina.Animalele au o sensibilitate inegala fata de lumina.Iluminarea prea intensa poate produce leziuni ale tegumentelor(actinodermita etc),iar iluminarea prea intense a ochiului poate produce conjunctivita,oftalmii.

Lumina poate avea si o actiune bactericida(la λ).Apa expusa la soare este purificata,iar numarul microbilor din apa unui rau este mai mic ziua decat noaptea.Moderat,are insa o actiune trofica asupra animalelor superioare

Efectele biologice ale luminii vizibile(colorate) sunt mai putin studiate in ceea ce priveste actiunea lor trofica si actiunea lor de semnal.

Actiunea biologica a radiatiilor infrarosii ( IR )

Radiatiile IR au lungime de unda mai mare decat cea a radiatiilor rosii,iar limita dintre cele doua nu este bine definite.

Exista oameni si animale care pot vedea o parte din spectrul infrarosu.

Radiatiile IR in scara undelor electromagnetice au noua game de lungimi de unda,cuprinse intre 760 nm si 106 nm cu energie de 1,65 ÷ 1,2•10-3 eV/foton.Cel mai obisnuit izvor de radiatii infrarosii este un corp cald sau incalzit,iar cel mai complet izvor de radiatii infrarosii este soarele.