Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика

Подождите немного. Документ загружается.

501

íî-ñîñóäèñòîé ñèñòåìû. Ðåãèñòðàöèÿ èìïåäàíñà òêàíåé è îðãàíîâ

â ïðîöåññå ñåðäå÷íîé äåÿòåëüíîñòè ëåæèò â îñíîâå äèàãíîñòè÷å-

ñêîãî ìåòîäà, íàçûâàåìîãî ð å î ã ð à ô è å é (èìïåäàíñ-ïëåòèçìî-

ãðàôèåé). Ñíèìàþò ðåîãðàììû ñåðäöà (ðåîêàðäèîãðàììû), ãîëîâ-

íîãî ìîçãà (ðåîýíöåôàëîãðàììû), ìàãèñòðàëüíûõ ñîñóäîâ, ëåãêèõ,

ïå÷åíè è êîíå÷íîñòåé. Êàê ïðàâèëî, èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäÿò íà

÷àñòîòå 30 êÃö.

Ðàçäðàæåíèå ìîæåò âûçâàòü òîëüêî òàêîé òîê, äëèòåëüíîñòü

êîòîðîãî ïðåâûøàåò íåêîòîðîå ìèíèìàëüíîå âðåìÿ, íåîáõîäèìîå

äëÿ âîçáóæäåíèÿ ìûøå÷íîãî âîëîêíà (ñì. ãëàâó 12). Òàê êàê ñ âîç-

ðàñòàíèåì ÷àñòîòû òîêà äëèòåëüíîñòü ðàçäðàæåíèÿ ñíèæàåòñÿ, òî

ïî äîñòèæåíèè íåêîòîðîé ïîðîãîâîé âåëè÷èíû ÷àñòîòû (∼10

Ãö)

òîê óæå íå âûçûâàåò ñîêðàùåíèÿ ìûøö. Â ýòîì ñëó÷àå îí îêàçû-

âàåò òîëüêî òåïëîâîå äåéñòâèå.

Ïðîõîæäåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç ïðîâîäíèê, îáëàäà-

þùèé àêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì, ñîïðîâîæäàåòñÿ íàãðåâàíèåì

ïîñëåäíåãî, òàê êàê óñêîðåííûå ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì íîñèòåëè

çàðÿäà, ñòàëêèâàÿñü ñ äðóãèìè ÷àñòèöàìè, ïåðåäàþò èì ÷àñòü ñâîåé

êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òåïëîâîãî äâè-

æåíèÿ ÷àñòèö, à ñëåäîâàòåëüíî, ê ïîâûøåíèþ òåìïåðàòóðû ïðî-

âîäíèêà. Êîëè÷åñòâî âûäåëåííîé òåïëîòû ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî çà-

êîíó Äæîóëÿ — Ëåíöà:

QIRt, (16.1.3)

ãäå I — ñèëà òîêà; R — ñîïðîòèâëåíèå; t — âðåìÿ âîçäåéñòâèÿ

òîêà. Ðàçäåëèâ äàííîå âûðàæåíèå íà îáúåì è âðåìÿ, ïîëó÷àåì êî-

ëè÷åñòâî òåïëîòû, âûäåëÿþùååñÿ â åäèíèöå îáúåìà òêàíè çà åäè-

íèöó âðåìåíè:

=ρ

qj, (16.1.4)

ãäå j — ïëîòíîñòü òîêà;

— óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå.

Òåïëîâîé ýôôåêò ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ

â ìåäèöèíå äëÿ ïðîãðåâàíèÿ òêàíåé, äëÿ ÷åãî èñïîëüçóþò òîê ñè-

ëîé 10—15 ìÀ, ÷àñòîòîé ν≥500 êÃö (ñìåùåíèå èîíîâ, âûçûâàåìîå

èì, íå îïàñíî äëÿ îðãàíèçìà), íàïðÿæåíèåì ~ 10 êÂ. Âûñîêî÷àñ-

òîòíûå òîêè ïðèìåíÿþòñÿ â õèðóðãèè äëÿ ñîåäèíåíèÿ (äèàòåðìî-

êîàãóëÿöèÿ) è ðàññå÷åíèÿ (äèàòåðìîòîìèÿ) òêàíåé.

Ïîñòîÿííûé òîê øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ââåäåíèÿ ëåêàðñòâåí-

íûõ âåùåñòâ — ý ë å ê ò ð î ô î ð å ç à. Ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷å-

ñêîãî ïîëÿ èîíû ëåêàðñòâåííîãî âåùåñòâà ïðîíèêàþò ÷åðåç êîæó

â òêàíè. Îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå ÷àñòèöû âåùåñòâà (àíèîíû)

ââîäÿò ñ êàòîäà; ïîëîæèòåëüíûå (êàòèîíû) — ñ àíîäà. Ýëåêòðîôî-

ðåç èìååò ðÿä ïðåèìóùåñòâ ïî ñðàâíåíèþ ñ îáû÷íûìè ìåòîäàìè

§ 16.1. Âîçäåéñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà íà æèâîé îðãàíèçì

502

ââåäåíèÿ ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ, òàê êàê ïîçâîëÿåò ââîäèòü èõ

íåïîñðåäñòâåííî â òêàíè, ìèíóÿ ïèùåâàðèòåëüíûé òðàêò è êðîâü.

Èìïóëüñíûå òîêè ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ ñòèìóëÿöèè ñåðäöà, íåðâ-

íûõ âîëîêîí, ìûøö ñ öåëüþ âîññòàíîâëåíèÿ èõ ñîêðàòèòåëüíîé

èëè ïðîâîäÿùåé ôóíêöèè. Òàê, ïðîïóñêàíèå ÷åðåç ñåðäöå êðàò-

êîâðåìåííûõ èìïóëüñîâ òîêà (ïîðÿäêà ìèëëèñåêóíä) ñèëîé 10 À

âûçûâàåò ðàâíîìåðíóþ äåïîëÿðèçàöèþ ìåìáðàí è ñïîñîáñòâóåò

âîçíèêíîâåíèþ ñèíõðîííîãî ñîêðàùåíèÿ ìûøö ìèîêàðäà. Ïðè

ðåàíèìàöèè äëÿ ýòèõ öåëåé èñïîëüçóþò ñïåöèàëüíûé àïïàðàò —

äåôèáðèëëÿòîð. Â çàâèñèìîñòè îò àìïëèòóäû, äëèòåëüíîñòè è ôîð-

ìû èìïóëüñîâ òîê ìîæåò âûçûâàòü ðàçëè÷íîå ôèçèîëîãè÷åñêîå

äåéñòâèå íà îðãàíèçì.

§ 16.2. ÌÅÕÀÍÈÇÌ ÁÈÎËÎÃÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÄÅÉÑÒÂÈß

ÝËÅÊÒÐÎÌÀÃÍÈÒÍÛÕ ÂÎËÍ ÐÀÄÈÎ×ÀÑÒÎÒÍÎÃÎ

ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ

Åñòåñòâåííûìè èñòî÷íèêàìè âîëí ðàäèî÷àñòîòíîãî äèàïàçîíà

ÿâëÿþòñÿ Ñîëíöå, ïëàíåòû è äðóãèå êîñìè÷åñêèå îáúåêòû. Èç íèõ

íàèáîëüøåé èíòåíñèâíîñòüþ îáëàäàåò ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå, ïëîò-

íîñòü ïîòîêà ýíåðãèè êîòîðîãî ïðè âõîäå â àòìîñôåðó Çåìëè ñî-

ñòàâëÿåò 1360 Âò/ì

. Â ðàäèîñâÿçè, ïðîìûøëåííîñòè, ìåäèöèíå øè-

ðîêî èñïîëüçóþòñÿ èñêóññòâåííûå èñòî÷íèêè ðàäèîèçëó÷åíèÿ.

Âëèÿíèå ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ íà áèîîáúåêòû èçó÷àþò,

èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ

êëèñòðîíû, ìàãíåòðîíû è äð.

Èç âñåãî ðàäèîâîëíîâîãî ñïåêòðà (ñì. òàáë. 16.2.1) âûäåëÿþòñÿ

äåöèìåòðîâûé, èëè óëüòðàâûñîêî÷àñòîòíûé (ÓÂ×) äèàïàçîí

(λ = 1…0,1 ì, ν = 3•10

…3•10

Ãö), è ñàíòèìåòðîâûé, èëè ñâåðõ-

âûñîêî÷àñòîòíûé (ÑÂ×) äèàïàçîí (λ = 10

–1

…10

–2

ì, ν = 3•10

…

3•10

Ãö), êîòîðûå îáëàäàþò íàèáîëåå âûðàæåííûì äåéñòâèåì

íà æèâûå îðãàíèçìû.

Ìåðîé èíòåíñèâíîñòè I ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ

ìîäóëü âåêòîðà Ïîéíòèíãà, èëè ïëîòíîñòü ïîòîêà ýíåðãèè èçëó÷å-

íèÿ:

=×



[]IEH

, (16.2.1)

ãäå Å — íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ; Í — íàïðÿæåííîñòü

ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïëîòíîñòü ïîòîêà ýíåðãèè èçìåðÿåòñÿ â Âò/ì

Èíîãäà ïðè èññëåäîâàíèè âëèÿíèÿ èçëó÷åíèÿ íà âåùåñòâî

ïîëüçóþòñÿ óäåëüíûìè çíà÷åíèÿìè ïîãëîùåííîé ìîùíîñòè åäè-

Ãëàâà 16. Äåéñòâèå ôèçè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû

503

Ò à á ë è ö à 16.2.1

Ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå: äåéñòâèå íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû è ïðèìåíåíèå â ìåäèöèíå

Ðàäèîâîëíû äëèííûå,

ñðåäíèå, êîðîòêèå,

ÓÂ×, ÑÂ×

Èíôðàêðàñíîå

èçëó÷åíèå

Âèäèìûé ñâåò

Èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå

Óëüòðàôèîëåòîâîå

Ïðèìåíåíèå

â êëèíè÷åñêîé

äèàãíîñòèêå

Òåïëîâèçèîííûå ìåòîäû äèàãíîñòèêè

Ìåòîäû äèàãíîñòèêè, îñíîâàííûå

íà ÿâëåíèè ëþìèíåñöåíöèè

Áèîëîãè÷å-

ñêèé ýôôåêò

Íàðóøåíèå âîäîðîä-

íûõ ñâÿçåé è ãèäðî-

ôîáíûõ âçàèìîäåéñò-

âèé; èçìåíåíèå ãèäðà-

òàöèè è êîíôîðìàöèè

ìàêðîìîëåêóë

Òåïëîâîé ýôôåêò.

Àêòèâàöèÿ òåðìî-

ðåöåïòîðîâ ó æè-

âîòíûõ

Çðèòåëüíûå ðåàê-

öèè ó æèâîòíûõ;

ôîòîñèíòåç ó ðàñ-

òåíèé

Ñèíòåç âèòàìèíà D

è ïèãìåíòà ìåëàíèíà

ó ÷åëîâåêà. Êàíöå-

ðîãåíåç. Áàêòåðè-

öèäíûé ýôôåêò

Äåéñòâèå

íà âåùåñòâî

Âîçíèêíîâåíèå òîêîâ

ïðîâîäèìîñòè; ïîëÿ-

ðèçàöèÿ äèýëåêòðèêîâ.

Òåïëîâîé ýôôåêò

Êîëåáàíèÿ ÿäåð è

âðàùåíèå ìîëåêóë

Âîçáóæäåíèå ìîëå-

êóë

Âîçáóæäåíèå è èî-

íèçàöèÿ ìîëåêóë

Ýíåðãèÿ

êâàíòà, ýÂ

1,24•10

–14

... 1,24•10

–3

1,24•10

–3

... 1,63

1,63...3,27

3,27...1,24•10

Ïîëîñà

÷àñòîò, Ãö

3…3•10

3•10

…3,95•10

3,95•10

...7,9•10

7,9•10

...3•10

Äëèíà

âîëíû, ì

…10

–3

…7,6•10

–7

7,6•10

–7

… 3,8•10

–7

3,8•10

–7

… 10

–8

Ïðèìåíåíèå

â òåðàïèè

Ëå÷åáíîå ïðîãðåâàíèå

ÓÂ×- è ÑÂ×-âîëíàìè

(ÓÂ×- è ÑÂ×-òåðàïèÿ)

ÈÊ-ïðîãðåâàíèå Ëàçåðíàÿ òåðàïèÿ

ÓÔ-òåðàïèÿ êîæ-

íûõ è îíêîëîãè÷å-

ñêèõ çàáîëåâàíèé

Ðåíòãåíîâñêîå Ãàììà-èçëó÷åíèå

Ðåíòãåíîäèàãíîñ-

òèêà: ðåíòãåíîãðà-

ôèÿ è ðåíòãåíîñêî-

ïèÿ, êîìïüþòåðíàÿ

òîìîãðàôèÿ

Ðàäèîíóêëèäíûå

ìåòîäû äèàãíîñ-

òèêè

Ïåðâè÷íûå è âòîðè÷íûå ðàäèîáèîëî-

ãè÷åñêèå ýôôåêòû, êîòîðûå ïðèâîäÿò

ê ïîâðåæäåíèþ îòäåëüíûõ áèîëîãè÷åñêè

âàæíûõ ìîëåêóë è îðãàíèçìà â öåëîì

Èîíèçàöèÿ çà ñ÷åò

ôîòî- è êîìïòîí-

ýôôåêòîâ

Èîíèçàöèÿ çà ñ÷åò

ôîòî- è êîìïòîí-

ýôôåêòîâ, îáðàçî-

âàíèÿ ïàðû

12,4...1,24•10

1,24•10

...1,24•10

è âûøå

3•10

...3•10

3•10

...3•10

è áîëåå

–7

… 10

–12

–10

… 10

–13

è ìåíåå

γ-Òåðàïèÿ

Ðåíòãåíîòåðàïèÿ

§ 16.2. Ìåõàíèçì áèîëîãè÷åñêîãî äåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí

504

íèöåé îáúåìà èëè åäèíèöåé ìàññû ïîãëîùàþùåãî âåùåñòâà, êî-

òîðûå èçìåðÿþòñÿ ñîîòâåòñòâåííî â Âò/ì

èëè Âò/êã. Äîçîé îáëó÷å-

íèÿ íàçûâàåòñÿ êîëè÷åñòâî ïîãëîùåííîé ýíåðãèè åäèíèöåé ìàññû

îáúåêòà (Äæ/êã).

Äîçèìåòðèÿ ìèêðîâîëíîâîãî îáëó÷åíèÿ äîâîëüíî ñëîæíà, òàê

êàê æèâàÿ òêàíü íåãîìîãåííà, îò ãðàíèö ðàçäåëà (íàïðèìåð, êîæà —

æèðîâàÿ òêàíü, æèðîâàÿ òêàíü — ìûøå÷íàÿ òêàíü) ïðîèñõîäèò

îòðàæåíèå èçëó÷åíèÿ, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê âîçíèêíîâåíèþ ñòî-

ÿ÷èõ âîëí â ñðåäå.

Ýëåêòðîìàãíèòíîå îáëó÷åíèå, îñîáåííî â ÑÂ×-äèàïàçîíå, ïî-

âûøàåò òåìïåðàòóðó òêàíè íà íåêîòîðóþ âåëè÷èíó ∆Ò, ïðè÷åì

∆Ò ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà óäåëüíîé ïîãëîùåííîé ìîùíîñòè Ð.

Ýòî ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ïîãëîùåííóþ ìîùíîñòü ÑÂ×-èçëó÷å-

íèÿ â çàâèñèìîñòè îò íàãðåâà òêàíè ïî ñëåäóþùåé ýìïèðè÷åñêîé

ôîðìóëå:

∆

4186

, (16.2.2)

ãäå Ñ — óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü âåùåñòâà; t — âðåìÿ îáëó÷åíèÿ.

Ýíåðãèÿ ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ (1,24•10

–6

…1,24•10

–4

ýÂ)

íåäîñòàòî÷íà äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ýëåêòðîííî-âîçáóæäåííûõ ñîñòî-

ÿíèé. Ïîýòîìó âîçäåéñòâèå ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ íà æèâûå

îðãàíèçìû âûçûâàåò òåïëîâûå è íåòåïëîâûå ýôôåêòû.

Òåïëîâîé ýôôåêò ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ îïðåäåëÿåòñÿ åãî

âîçäåéñòâèåì êàê íà èîíû, òàê è íà íåéòðàëüíûå ÷àñòèöû. Â ïåð-

âîì ñëó÷àå ïåðåìåííûå ïîëÿ âûçûâàþò ïåðåìåííûå òîêè ïðîâî-

äèìîñòè â òêàíÿõ, ÷òî ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì äæîóëåâà òåï-

ëà. Âî âòîðîì ñëó÷àå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âûçûâàåò ïîëÿðèçàöèþ

íåéòðàëüíûõ ìîëåêóë è âîçíèêíîâåíèå òîêîâ ñìåùåíèÿ.

Êîëåáàíèÿ ÷àñòèö â ïåðåìåííîì ïîëå ñîïðîâîæäàþòñÿ òðåíè-

åì, à ñëåäîâàòåëüíî, âûäåëåíèåì òåïëîâîé ýíåðãèè. Ñ óìåíüøå-

íèåì ÷àñòîòû âíåøíåãî ïîëÿ ñîîòâåòñòâåííî óìåíüøàåòñÿ ÷àñòîòà

êîëåáàíèé ÷àñòèö è òåïëîâûå ïîòåðè ñòàíîâÿòñÿ ìåíüøå. Ñ äðó-

ãîé ñòîðîíû, ïðè óâåëè÷åíèè ÷àñòîòû ýëåêòðîíû (â ñëó÷àå äåôîð-

ìàöèîííîé ïîëÿðèçàöèè) èëè ìîëåêóëû (â ñëó÷àå îðèåíòàöèîí-

íîé ïîëÿðèçàöèè) ìîãóò íå óñïåâàòü èçìåíÿòü ñâîå ïîëîæåíèå

â ïðîñòðàíñòâå, ÷òî òàêæå ñíèæàåò òåïëîâûå ïîòåðè. Èç ýòîãî ñëå-

äóåò, ÷òî ïðè êàêîì-òî çíà÷åíèè ÷àñòîòû êîëåáàíèé òåïëîâîé ýô-

ôåêò áóäåò ìàêñèìàëüíûì (ðåçîíàíñ ïîãëîùåíèÿ). Ýòî íàáëþäàåòñÿ

â ñëó÷àå ñîâïàäåíèÿ ÷àñòîòû âíåøíåãî ïîëÿ ñ ñîáñòâåííîé ÷àñòî-

òîé êîëåáàíèé ÷àñòèöû. Íàïðèìåð, â ñëó÷àå îðèåíòàöèîííîé ïî-

ëÿðèçàöèè ìîëåêóë âîäû ìàêñèìóì ïîãëîùåíèÿ íàõîäèòñÿ íà ÷à-

ñòîòå 10

Ãö, òî åñòü ëåæèò â ÑÂ×-äèàïàçîíå. Îðèåíòàöèîííàÿ

Ãëàâà 16. Äåéñòâèå ôèçè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû

505

ïîëÿðèçàöèÿ ìîëåêóë âîäû âíîñèò îñíîâíîé âêëàä â ïîãëîùåíèå

ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ æèâûìè îðãàíèçìàìè. Ïîýòîìó òêà-

íè, â êîòîðûõ ñîäåðæàíèå âîäû âåëèêî, íàãðåâàþòñÿ ñèëüíåå (íà-

ïðèìåð, ìûøöû è êðîâü) ïî ñðàâíåíèþ ñ òåìè, ãäå ñîäåðæàíèå

âîäû ìåíüøå (êîñòíàÿ è æèðîâàÿ òêàíü).

Èçìåíåíèå ýíåðãèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ â åäèíèöå îáúåìà

âåùåñòâà çà åäèíèöó âðåìåíè (óäåëüíàÿ ìîùíîñòü) ñîñòàâëÿåò:

PE E=σ +ω εε δ, (16.2.3)

ãäå σ — ïðîâîäèìîñòü; Å — íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ;

ω — ÷àñòîòà ïåðåìåííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ; ε — äèýëåêòðè÷å-

ñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü, tg δ — òàíãåíñ óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü.

Â ýòîì óðàâíåíèè ïåðâîå ñëàãàåìîå îïðåäåëÿåò ïîòåðè ýíåðãèè çà

ñ÷åò ïðîâîäèìîñòè (äæîóëåâû ïîòåðè), à âòîðîå — ïîòåðè â äè-

ýëåêòðèêå â îòñóòñòâèå ñâîáîäíûõ çàðÿäîâ.

Â ãîìîãåííîì ïðîñòðàíñòâå ìîùíîñòü èçëó÷åíèÿ óáûâàåò ñ ðàñ-

ñòîÿíèåì ïî ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó. Åñëè â íåêîòîðîé òî÷êå

ïðîñòðàíñòâà ñ êîîðäèíàòîé õ = 0 ñðåäíåå çíà÷åíèå ìîùíîñòè

èçëó÷åíèÿ ñîñòàâëÿëî Ð

, òî â òî÷êå ñ êîîðäèíàòîé õ îíî ñîñòàâèò:

−α

PP , (16.2.4)

ãäå α — êîýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ.

Îäíîé èç âàæíûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷å-

íèÿ ÿâëÿåòñÿ ãëóáèíà åãî ïðîíèêíîâåíèÿ d â òêàíè, òî åñòü ðàñ-

ñòîÿíèå, íà êîòîðîì ìîùíîñòü ïàäàþùåé ýíåðãèè óìåíüøàåòñÿ

â å ðàç. Ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà êîýô-

ôèöèåíòó çàòóõàíèÿ:

. (16.2.5)

Ñ óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû èçëó÷åíèÿ è äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíè-

öàåìîñòè òêàíè ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ óìåíüøàåòñÿ. ×åì áîëüøå

ñîäåðæàíèå âîäû â òêàíè, òåì ìåíüøå d. Íàïðèìåð, ãëóáèíà ïðî-

íèêíîâåíèÿ ÓÂ×-âîëí (ν = 3•10

…3•10

Ãö) â ìûøå÷íîé òêàíè

è êîæå ñîñòàâëÿåò îêîëî 4 ñì, à â æèðîâîé è êîñòíîé òêàíè — îêîëî

20 ñì. Ýòè æå ïîêàçàòåëè äëÿ ÑÂ×-âîëí (ν = 3•10

…3•10

Ãö)

ñîñòàâëÿþò óæå ñîîòâåòñòâåííî 2 è 10 ñì.

Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü è ïðî-

âîäèìîñòü áèîëîãè÷åñêèõ òêàíåé çàâèñÿò îò ÷àñòîòû ïàäàþùåãî

èçëó÷åíèÿ è îïðåäåëÿþòñÿ ñîäåðæàíèåì â òêàíè âîäû, èîíîâ, äè-

ïîëüíûõ ìîëåêóë.

Íàãðåâ òêàíè òðàäèöèîííûìè ñïîñîáàìè è íàãðåâ, âûçâàííûé

âîçäåéñòâèåì ÑÂ×-èçëó÷åíèÿ, ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ. Â ïåðâîì

§ 16.2. Ìåõàíèçì áèîëîãè÷åñêîãî äåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí

506

ñëó÷àå ïðîèñõîäèò íàãðåâ ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ, è ïðîíèêíîâåíèå

òåïëà â áîëåå ãëóáîêèå ñëîè çàâèñèò îò òåïëîïðîâîäíîñòè òêàíè,

â òî âðåìÿ êàê ÓÂ×- è ÑÂ×-îáëó÷åíèå âûçûâàåò íàãðåâ ïî âñåìó

îáúåìó îáëó÷àåìîãî îáúåêòà. Ñ óìåíüøåíèåì äëèíû âîëíû óìåíü-

øàåòñÿ ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ èçëó÷åíèÿ â òêàíü, ÷òî âûçûâàåò

íàãðåâ ëèøü ïîâåðõíîñòíûõ ñëîåâ. Îáúåìíûé òåïëîâîé ýôôåêò

ÑÂ×-, à òàêæå ÓÂ×-èçëó÷åíèÿ øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â ìåäèöèíå.

Íàãðåâ, âûçâàííûé ÓÂ×- è ÑÂ×-èçëó÷åíèåì, íåîäíîðîäåí

âñëåäñòâèå íåîäíîðîäíîñòè ñàìîãî îðãàíèçìà. Â íåêîòîðûõ ìåñ-

òàõ ìîãóò ïîÿâëÿòüñÿ ëîêàëüíûå ïåðåãðåâû. Ïðè÷èíîé ýòîãî ÿâëå-

íèÿ ìîæåò áûòü âîçíèêíîâåíèå ñòîÿ÷èõ âîëí â ñðåäå. Èíîãäà ìåñò-

íûé ïåðåãðåâ ìîæåò êîìïåíñèðîâàòüñÿ ìåõàíèçìàìè òåïëîîòäà÷è.

Íàïðèìåð, ïîãëîùåíèå èçëó÷åíèÿ ìåìáðàíàìè ïðîèñõîäèò â 4 ðàçà

áîëåå èíòåíñèâíåå, ÷åì îêðóæàþùèìè òêàíÿìè, îäíàêî ïîãëîùåí-

íàÿ ýíåðãèÿ ïî÷òè ñðàçó æå ðàññåèâàåòñÿ â îêðóæàþùóþ ìåìáðàíó

ñðåäó. Íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíûìè îðãàíàìè ÿâëÿþòñÿ òå, êîòîðûå

èìåþò õîðîøóþ òåïëîèçîëÿöèþ è/èëè íåäîñòàòî÷íîå êðîâîñíàá-

æåíèå, íàïðèìåð, âíóòðåííèå îðãàíû, õðóñòàëèê è ñòåêëîâèäíîå

òåëî ãëàçà.

Îïóõîëè ãîðàçäî õóæå ñíàáæàþòñÿ êðîâüþ, ÷åì îêðóæàþùèå

èõ òêàíè, ÷òî çàìåäëÿåò ðàññåèâàíèå òåïëà. Ïîýòîìó ïðè ÑÂ×-

îáëó÷åíèè îïóõîëü íàãðåâàåòñÿ â áîëüøåé ñòåïåíè, ÷åì çäîðîâûå

òêàíè. Íà ýòîì îñíîâàíî ëå÷åíèå îíêîëîãè÷åñêèõ çàáîëåâàíèé

ÑÂ×-íàãðåâîì. Ñî÷åòàíèå ÑÂ×-îáëó÷åíèÿ ñ õèìèî- è ðàäèîòåðà-

ïèåé äàåò õîðîøèå ðåçóëüòàòû.

Ïåðâîíà÷àëüíî áèîëîãè÷åñêîå äåéñòâèå ìèêðîâîëíîâîãî îáëó-

÷åíèÿ ñâîäèëîñü ê òåïëîâîìó ýôôåêòó. Îäíàêî â ïîñëåäíåå âðåìÿ

îáíàðóæåíî âëèÿíèå íà îðãàíèçì èçëó÷åíèÿ ìàëîé èíòåíñèâíîñ-

òè, êîòîðîå íå ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ïîâûøåíèþ òåìïåðàòó-

ðû òêàíè. Íàïðèìåð, èçìåíåíèå ïðîíèöàåìîñòè ìåìáðàí ýðèòðî-

öèòîâ íàáëþäàëîñü ïðè èíòåíñèâíîñòè îáëó÷åíèÿ 10

–1

Âò/ì

, òî

åñòü â óñëîâèÿõ, èñêëþ÷àþùèõ çíà÷èìûé ïåðåãðåâ ìåìáðàíû.

Íåòåïëîâîé ýôôåêò ÑÂ×-îáëó÷åíèÿ ìîæåò áûòü ñëåäñòâèåì

ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ ýíåðãèè îïðåäåëåííûìè ìîëåêóëàìè.

Òàê, â ÑÂ×-äèàïàçîíå ëåæèò ÷àñòîòà âðàùàòåëüíûõ êîëåáàíèé

ïîëÿðíûõ ãîëîâîê ôîñôîëèïèäîâ (10

Ãö), õàðàêòåðèñòè÷åñêèå

÷àñòîòû ñâÿçàííîé âîäû (10

—10

Ãö), ñâîáîäíîé âîäû (10

Ãö),

êàðáîêñèëüíûõ –ÑÎÎ

–

è àìèíîãðóïï –NH

(10

–10

Ãö). Â ýòîì

ñëó÷àå èçëó÷åíèå âûçûâàåò èçìåíåíèÿ ýíåðãèè îòäåëüíûõ ìîëå-

êóë, ïðè îòñóòñòâèè îáùåãî ïîâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû òêàíè. Íà-

ïðèìåð, ðåçîíàíñíîå ïîãëîùåíèå ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ ìîëåêóëàìè

ñâÿçàííîé âîäû ìîæåò âûçâàòü íàðóøåíèÿ ãèäðàòíîé îáîëî÷êè

áèîìîëåêóë, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü ïîâëå÷åò èçìåíåíèå èõ êîíôîð-

Ãëàâà 16. Äåéñòâèå ôèçè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû

507

ìàöèè. Â ýòîì ñëó÷àå ìîæåò ïðîÿâëÿòüñÿ ýôôåêò ÑÂ×-îáëó÷åíèÿ,

õîòÿ íàãðåâ òêàíè ìîæåò áûòü è íåñóùåñòâåííûì.

Çàìå÷åíî, ÷òî äëèòåëüíîå ÑÂ×-îáëó÷åíèå âûçûâàåò ãèïîêñèþ

(ïîíèæåííîå ñîäåðæàíèå êèñëîðîäà â òêàíÿõ), ñíèæåíèå ðàáîòî-

ñïîñîáíîñòè, ïîâûøåíèå óòîìëÿåìîñòè îðãàíèçìà, à òàêæå ðÿä äðó-

ãèõ íàðóøåíèé, îñîáåííî â íåðâíîé è ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòîé ñèñòå-

ìàõ. Íàèáîëåå ÷àñòî îò ïîäîáíûõ ñèìïòîìîâ ñòðàäàåò ïåðñîíàë

ôèçèîòåðàïåâòè÷åñêèõ êàáèíåòîâ, òåëå- è ðàäèîñòàíöèé, ìîðñêèõ

è ðå÷íûõ ñóäîâ, à òàêæå âîåííîñëóæàùèå. Íàðóøåíèÿ ñîñòîÿíèÿ

çäîðîâüÿ óñóãóáëÿþòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ñòàæà ðàáîòû. Äëÿ ëèö, ïðî-

ôåññèîíàëüíî ñâÿçàííûõ ñ ÑÂ×-îáëó÷åíèåì, èíòåíñèâíîñòü íåïðå-

ðûâíîãî èçëó÷åíèÿ â òå÷åíèå 8 ÷àñ íå äîëæíà ïðåâûøàòü 0,1 Âò/ì

Çàáîëåâàíèÿ, âûçâàííûå îáëó÷åíèåì â ðàäèî÷àñòîòíîì äèàïàçî-

íå, âûäåëÿþò â îòäåëüíóþ, òàê íàçûâàåìóþ ðàäèî÷àñòîòíóþ èëè

ðàäèîâîëíîâóþ áîëåçíü.

§ 16.3. ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÏÅÐÅÕÎÄÛ

Â ÀÒÎÌÀÕ È ÌÎËÅÊÓËÀÕ

Ýíåðãèÿ êâàíòà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîð-

ìóëå Ïëàíêà:

=ν=

Eh h

, (16.3.1)

ãäå ν — ÷àñòîòà ñâåòà; λ — äëèíà âîëíû; ñ — ñêîðîñòü ñâåòà â âàêó-

óìå; h — ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà.

Åñëè ýíåðãèÿ êâàíòà ñâåòà ñîâïàäàåò ñ ýíåðãèåé, íåîáõîäèìîé

äëÿ ïåðåõîäà ýëåêòðîíà ñ îäíîãî ýíåðãåòè÷åñêîãî óðîâíÿ íà áîëåå

âûñîêèé, òî ïðîèñõîäèò ïîãëîùåíèå êâàíòà àòîìîì. Ïðè ýòîì

ýëåêòðîí ïåðåõîäèò ñ îñíîâíîãî (íåâîçáóæäåííîãî) ýíåðãåòè÷åñêî-

ãî óðîâíÿ S

íà âîçáóæäåííûå (ñèíãëåòíûå) S*

, S*

è ò. ä. Òàê êàê

ñîñòîÿíèå àòîìà, ïðè êîòîðîì íèçøèå ýíåðãåòè÷åñêèå óðîâíè ÿâ-

ëÿþòñÿ íåçàïîëíåííûìè, â òî âðåìÿ êàê ýëåêòðîíû íàõîäÿòñÿ íà

áîëåå âûñîêèõ óðîâíÿõ, ÿâëÿåòñÿ íåóñòîé÷èâûì, òî ýëåêòðîíû âîç-

âðàùàþòñÿ íà ñâîè îñíîâíûå óðîâíè. Ïðè ýòîì âîçìîæíû ñëåäó-

þùèå ñëó÷àè (ðèñ. 16.3.1).

Ýëåêòðîí ìîæåò ïåðåéòè ñ âîçáóæäåííîãî óðîâíÿ íà áîëåå íèç-

êèé ñ èñïóñêàíèåì êâàíòà ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ. Òàêîé

ïåðåõîä íàçûâàåòñÿ è ç ë ó ÷ à ò å ë ü í û ì. Åñëè æå èçáûòî÷íàÿ

ýíåðãèÿ, ïîëó÷åííàÿ àòîìîì ïðè ïîãëîùåíèè êâàíòà, ïåðåäàåòñÿ

äðóãîìó àòîìó ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ íèì, íàïðèìåð, ïðè ñòîëê-

§ 16.3. Ýëåêòðîííûå ïåðåõîäû â àòîìàõ è ìîëåêóëàõ

508

íîâåíèè, òî òàêîé ïåðåõîä íàçûâàåòñÿ á å ç û ç ë ó ÷ à ò å ë ü í û ì.

Â ðåçóëüòàòå áåçûçëó÷àòåëüíîãî ïåðåõîäà âîçáóæäåííûé àòîì ìî-

æåò ïåðåäàòü ñâîþ èçáûòî÷íóþ ýíåðãèþ äðóãèì àòîìàì, íàõîäÿ-

ùèìñÿ â òîé æå ìîëåêóëå (âíóòðèìîëåêóëÿðíûé ïåðåíîñ ýíåðãèè)

èëè â äðóãîé ìîëåêóëå (ìåæìîëåêóëÿðíûé ïåðåíîñ ýíåðãèè). Ýòè

ïðîöåññû íàçûâàþòñÿ ìèãðàöèåé ýíåðãèè âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ.

Âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ýëåêòðîíà íà âîçáóæäåííîì ñèíãëåòíîì

óðîâíå S* (âðåìÿ æèçíè âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ) î÷åíü ìàëî (ïî-

ðÿäêà 10

–8

—10

–9

ñ). Èçëó÷àòåëüíûé ïåðåõîä S* → S

íàçûâàåòñÿ

ôëóîðåñöåíöèåé.

Ïåðåõîä S → S* è îáðàòíî ïðîèñõîäèò áåç èçìåíåíèÿ ñïèíà

ýëåêòðîíà. Â òî æå âðåìÿ ýëåêòðîí, ïðåáûâàÿ íà ñèíãëåòíîì óðîâ-

íå S*, ìîæåò èçìåíèòü ñâîé ñïèí è ïåðåéòè íà òàê íàçûâàåìûé

òðèïëåòíûé óðîâåíü Ò, ýíåðãèÿ êîòîðîãî íèæå óðîâíÿ S*, íî âûøå

óðîâíÿ S. Ïåðåõîä ñ âîçáóæäåííîãî óðîâíÿ S* íà òðèïëåòíûé óðî-

âåíü Ò íàçûâàåòñÿ èíòåðêîìáèíàöèîííîé êîíâåðñèåé. Âðåìÿ æèçíè

òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ íàìíîãî áîëüøå ñèíãëåòíîãî è ñîñòàâëÿåò

îò 10

–7

ñ äî íåñêîëüêèõ ÷àñîâ. Ïîýòîìó òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèå íà-

çûâàåòñÿ ìåòàñòàáèëüíûì. Òàê êàê ýëåêòðîí íàõîäèòñÿ íà òðèï-

ëåòíîì óðîâíå ýíåðãèè äîëãîå âðåìÿ, òî îí ìîæåò óñïåòü ïîãëî-

òèòü åùå îäèí êâàíò èçëó÷åíèÿ è ïåðåéòè ñ óðîâíÿ Ò

íà óðîâåíü

. Èçëó÷àòåëüíûé ïåðåõîä ýëåêòðîíà Ò

→ S

íàçûâàåòñÿ ô î ñ-

ô î ð å ñ ö å í ö è å é (ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå íàïðàâëå-

íèÿ ñïèíà). Âîçìîæåí òàêæå ïåðåõîä Ò

→ S

* çà ñ÷åò òåïëîâîé

Ðèñ. 16.3.1. Ýëåêòðîííûå óðîâíè ìîëåêóëû è ïåðåõîäû ìåæäó íèìè:

S — ñèíãëåòíûé óðîâåíü; T — òðèïëåòíûé óðîâåíü; f — ôëóîðåñöåíöèÿ; p — ôîñôîðåñöåíöèÿ;

k — èíòåðêîìáèíàöèîííàÿ êîíâåðñèÿ (ïðÿìûå ëèíèè — èçëó÷àòåëüíûå ïåðåõîäû; âîëíèñòûå —

áåçûçëó÷àòåëüíûå). Âîçëå êàæäîãî óðîâíÿ ïîêàçàíî âçàèìíîå íàïðàâëåíèå ñïèíîâ âîçáóæäåí-

íîãî è îñòàâøåãîñÿ íà îñíîâíîì óðîâíå ýëåêòðîíîâ

Ãëàâà 16. Äåéñòâèå ôèçè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû

509

ýíåðãèè, è òîãäà ïåðåõîä S

*→ S

íàçûâàåòñÿ çàìåäëåííîé ôëóîðåñ-

öåíöèåé.

Äëÿ òîãî ÷òîáû ýëåêòðîí ïåðåøåë ñ îñíîâíîãî óðîâíÿ íà âîçáóæ-

äåííûé, íåîáõîäèìî, ÷òîáû ýíåðãèÿ êâàíòà ñâåòà áûëà ðàâíà ýíåð-

ãèè ìåæäó ýòèìè óðîâíÿìè. Åñëè ýíåðãèÿ êâàíòà ìåíüøå, òî ýëåê-

òðîííûå ïåðåõîäû íå ïðîèñõîäÿò (ðàäèî÷àñòîòíûé äèàïàçîí); åñëè,

íàîáîðîò, áîëüøå, òî àòîìû èîíèçèðóþòñÿ, êàê â ñëó÷àå γ-, ðåíò-

ãåíîâñêîãî è äàëüíåãî óëüòðàôèîëåòîâîãî (λ = 10…200 íì) äèàïà-

çîíà. Âîçáóæäåíèå àòîìîâ ïðîèñõîäèò â âèäèìîì äèàïàçîíå è áëèæ-

íåé îáëàñòè (λ = 200…400 íì) óëüòðàôèîëåòîâîãî äèàïàçîíà.

§ 16.4. ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÅ ÈÇËÓ×ÅÍÈß ÎÏÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ

ÄÈÀÏÀÇÎÍÀ ÍÀ ÁÈÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÁÚÅÊÒÛ

Äåéñòâèå èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ íà îðãàíèçì âûçûâàåò

îùóùåíèå òåïëà; âèäèìîãî äèàïàçîíà — çðèòåëüíûå ðåàêöèè,

ôîòîñèíòåç (îáðàçîâàíèå îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé çà ñ÷åò ýíåð-

ãèè ñâåòà), ôîòîòàêñèñ (äâèæåíèå ìèêðîîðãàíèçìîâ ê ñâåòó èëè îò

íåãî); ôîòîòðîïèçì (ïîâîðîò ëèñòüåâ è ñòåáëåé ðàñòåíèé ê ñâåòó

èëè îò íåãî); óëüòðàôèîëåòîâîãî — ñèíòåç âèòàìèíà D, ýðèòåìó

(ïîêðàñíåíèå êîæè, âûçâàííîå ðàñøèðåíèåì êðîâåíîñíûõ ñîñó-

äîâ êîæè), çàãàð (îáðàçîâàíèå â êîæå ïèãìåíòà ìåëàíèíà), êàíöå-

ðîãåíåç (îáðàçîâàíèå îïóõîëåé), îêàçûâàåò áàêòåðèöèäíûé ýôôåêò.

Èç âñåãî äèàïàçîíà ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ÷åëîâåê èìååò

ðåöåïòîðû òîëüêî ê èíôðàêðàñíîìó èçëó÷åíèþ (òåðìîðåöåïòîðû)

è ê âèäèìîìó (çðèòåëüíûå ðåöåïòîðû).

Ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ïðè âîç-

äåéñòâèè èçëó÷åíèÿ îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà, íàçûâàþòñÿ ôîòî-

áèîëîãè÷åñêèìè. Âûäåëÿþò ñëåäóþùèå èõ ñòàäèè: ôîòîôèçè÷å-

ñêóþ — ïîãëîùåíèå êâàíòà ñâåòà è ïåðåíîñ ýíåðãèè âîçáóæäåííîãî

ñîñòîÿíèÿ; ôîòîõèìè÷åñêóþ — õèìè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ ìîëåêóë

è ôèçèîëîãè÷åñêóþ — îòâåò îðãàíèçìà íà èçëó÷åíèå.

Ïîãëîùåíèå êâàíòà èçëó÷åíèÿ îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà ïðèâîäèò

ê âîçáóæäåíèþ ìîëåêóëû, à ñëåäîâàòåëüíî, ê ïîâûøåíèþ åå ðåàê-

öèîííîé ñïîñîáíîñòè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ìîãóò ïðîèñõîäèòü õèìè-

÷åñêèå ðåàêöèè, êîòîðûå áûëè áû íåâîçìîæíû â òåìíîòå. Òàêèå

ðåàêöèè íàçûâàþòñÿ ôîòîõèìè÷åñêèìè, à îáðàçóþùèåñÿ â íèõ ïðî-

äóêòû — ô î ò î ï ð î ä ó ê ò à ì è. Íåïîñðåäñòâåííîå âîçäåéñòâèå

ñâåòà íà õèìè÷åñêîå âåùåñòâî ÷àùå âñåãî ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ

íåñòàáèëüíûõ ïðîäóêòîâ, êîòîðûå â öåïè ïîñëåäóþùèõ ðåàêöèé

ïðåâðàùàþòñÿ â ñòàáèëüíûå. Ýòè ðåàêöèè, êàê ïðàâèëî, óæå íå òðå-

áóþò äåéñòâèÿ ñâåòà è ïîýòîìó íàçûâàþòñÿ òåìíîâûìè.

§ 16.4. Âîçäåéñòâèå èçëó÷åíèÿ îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà

510

Â óëüòðàôèîëåòîâîì è âèäèìîì äèàïàçîíàõ èçëó÷åíèÿ ïðîèñ-

õîäÿò π—π*- è n—π*-ýëåêòðîííûå ïåðåõîäû. Íàïîìíèì, ÷òî

π-ýëåêòðîí — ýòî ýëåêòðîí, ó÷àñòâóþùèé â îáðàçîâàíèè π-ñâÿçè,

à n-ýëåêòðîí — ýòî íåñïàðåííûé ð-ýëåêòðîí, íå îáðàçóþùèé õè-

ìè÷åñêóþ ñâÿçü, íî ñïîñîáíûé ïåðåõîäèòü íà âîçáóæäåííûé óðî-

âåíü (π*) π-îðáèòàëè. Ïîýòîìó â óëüòðàôèîëåòîâîé è âèäèìîé îá-

ëàñòÿõ ñïåêòðà èíòåíñèâíî ïîãëîùàþò õèìè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ,

èìåþùèå â ñâîåì ñîñòàâå ñîïðÿæåííûå äâîéíûå ñâÿçè è êîëüöå-

âûå ãðóïïû, îáëàäàþùèå π-ýëåêòðîííîé ñèñòåìîé.

×åì áîëüøå â ìîëåêóëå ñîïðÿæåííûõ äâîéíûõ ñâÿçåé N, òåì

áîëüøå äëèíà âîëíû λ, íà êîòîðóþ ïðèõîäèòñÿ ìàêñèìóì ïîãëî-

ùåíèÿ ñâåòà. Ïðèáëèæåííî ýòó âåëè÷èíó ìîæíî îïðåäåëèòü ïî

ñëåäóþùåé ôîðìóëå:

λ≈

4mcl

, (16.4.1)

ãäå m — ìàññà ýëåêòðîíà; c — ñêîðîñòü ñâåòà; l — äëèíà îäíîãî

ýëåìåíòà öåïè ñîïðÿæåííûõ äâîéíûõ ñâÿçåé; h — ïîñòîÿííàÿ

Ïëàíêà. Íàïðèìåð, ìàêñèìóìû ïîãëîùåíèÿ íåíàñûùåííûõ æèð-

íûõ êèñëîò ïðèõîäÿòñÿ íà λ < 220 íì, à ìàêñèìóì ïîãëîùåíèÿ

ðåòèíàëÿ, èìåþùåãî 11 ñîïðÿæåííûõ äâîéíûõ ñâÿçåé, ñäâèãàåòñÿ

óæå â âèäèìóþ îáëàñòü.

Ïðèìåðîì ýëåêòðîííûõ ïåðåõîäîâ π-π* ÿâëÿåòñÿ èçîìåðèçàöèÿ

ðåòèíàëÿ ïîä äåéñòâèåì âèäèìîãî ñâåòà (ñì. § 14.2). Äëÿ òîãî ÷òî-

áû 11-öèñ-ðåòèíàëü ïðåâðàòèëñÿ â ïîëíîñòüþ òðàíñ-ðåòèíàëü, íå-

îáõîäèì ïîâîðîò âîêðóã äâîéíîé ñâÿçè ìåæäó 11-ì è 12-ì àòîìà-

ìè óãëåðîäà (ðèñ. 14.2.1), ÷òî áåç äîïîëíèòåëüíûõ çàòðàò ýíåðãèè

íåâîçìîæíî. Ïîãëîùåíèå êâàíòà âèäèìîãî ñâåòà ïðèâîäèò ê âîç-

áóæäåíèþ ìîëåêóëû è ïåðåõîäó ýëåêòðîíà ñî ñâÿçûâàþùåé

π-îðáèòàëè íà ðàçðûõëÿþùóþ π*-îðáèòàëü, â ðåçóëüòàòå ÷åãî π-ñâÿçü

ðàçðûâàåòñÿ è ïëîñêîñòè ìîëåêóëû ïîâîðà÷èâàþòñÿ âîêðóã σ-ñâÿçè

íà 90° (ðèñ. 16.4.1). Èç ýòîãî âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ ìîëåêóëà

ìîæåò ïåðåéòè êàê îáðàòíî â öèñ-êîíôîðìàöèþ, òàê è â òðàíñ-êîí-

ôîðìàöèþ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êâàíò ñâåòà ñïîñîáåí è ïîëíîñòüþ

òðàíñ-ðåòèíàëü ïåðåâåñòè â âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå, â ðåçóëüòàòå

Ðèñ. 16.4.1. Öèñ-òðàíñ-èçîìåðèçàöèÿ ðåòèíàëÿ ïîä äåéñòâèåì ñâåòà

Ãëàâà 16. Äåéñòâèå ôèçè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû