Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика
Подождите немного. Документ загружается.
491
()
Дж
2
29 8 12
1,5118 10 2,997925 10 1,35874 10 .E
−−
∆= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅
Çàäà÷à 15.3. Âû÷èñëèòå ïîñòîÿííóþ ðàñïàäà λ è àêòèâíîñòü a ìàññû
m = 1 ã èçîëèðîâàííîãî èçîòîïà ðàäèÿ
226
88
Ra. Îïðåäåëèòå âðåìÿ, ÷åðåç
êîòîðîå àêòèâíîñòü óïàäåò íà 10 %. Ïåðèîä ïîëóðàñïàäà
226
88
Ra ñîñòàâëÿ-
åò
1/2
T
= 1620 ëåò.
Ðåøåíèå. Èç ôîðìóëû (15.2.21) ïîëó÷àåì, ÷òî ïîñòîÿííàÿ ðàñïàäà ðàâíà
1/2
ln 2
.
T
λ=
11 1
0,693
1, 354 10 c .
1620 365 24 3600
−−
λ= = ⋅
⋅⋅⋅
Ñîãëàñíî ôîðìóëå (15.2.23), àêòèâíîñòü èçîòîïà ðàâíà
,aN=λ
ãäå N — ÷èñëî àòîìîâ èçîòîïà, ðàâíîå
A
N
.
m
N
M
=
Òîãäà
A
N
,
m
a
M
λ
=
Бк Ки
11 3 23
10
3
1, 354 10 10 6, 02 10
3, 61 10 0, 976 .
226 10
a
−−
−
⋅⋅⋅⋅
==⋅=
⋅
Îïðåäåëèì âðåìÿ, çà êîòîðîå àêòèâíîñòü ñíèçèòñÿ íà 10 %, òî åñòü
êîãäà ÷èñëî àòîìîâ N ñòàíåò ðàâíûì 0,9N
0
. Ïî çàêîíó ðàäèîàêòèâíîãî
ðàñïàäà —
0
e.
t
NN
−λ
=
Òîãäà
00
0,9 e ,
t
NN
−λ
=
îòñþäà
()
ln 1/0,9
,t =
λ
лет
9
11
0,105
7, 78 10 c 247 .
1, 354 10
t
−
==⋅≈
⋅
Çàäà÷à 15.4. Çàðÿæåííàÿ ÷àñòèöà, óñêîðåííàÿ ðàçíîñòüþ ïîòåíöèà-
ëîâ
В=
200U
, èìååò äëèíó âîëíû äå Áðîéëÿ λ
Á
= 2,02 ïì è çàðÿä e, ÷èñ-
ëåííî ðàâíûé çàðÿäó ýëåêòðîíà. Îïðåäåëèòå åå ìàññó m.
Ïðàêòè÷åñêèå è òåñòîâûå çàäàíèÿ
492
Ðåøåíèå. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (15.5.1),
Б
.
h
mv
λ= (15.1)
Ñêîðîñòü v âû÷èñëÿåì èç óñëîâèÿ, ÷òî êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ
2
2
mv
÷àñòèöû ñ çàðÿäîì e, ïðîøåäøåé ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ U, ðàâíà eU, ò. å.
2
.
eU
v
m
= (15.2)
Ïîäñòàâèâ (15.2) â (15.1), ïîëó÷àåì
Б
,
22
hh
eU eUm
m
m
λ= =
îòêóäà âûðàçèì ìàññó ÷àñòèöû:
2
Б
2
.
2
h
m
eU
=
λ
Ïîäñòàâèâ ÷èñëåííûå äàííûå â åäèíèöàõ ÑÈ, ïîëó÷àåì:
()
()
кг
2
34
27
2
19 12
6, 63 10
1, 67 10 .
21,610 200 2,0210
m
−
−
−−
⋅
==⋅
⋅⋅ ⋅ ⋅ ⋅
Ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå ðàâíî ìàññå ïðîòîíà.
Çàäà÷à 15.5. Âî ñêîëüêî ðàç óìåíüøèòñÿ èíòåíñèâíîñòü ðåíòãåíîâñêèõ
ëó÷åé ñ äëèíîé âîëíû λ = 20 ïì ïðè ïðîõîæäåíèè ñëîÿ æåëåçà òîëùèíîé
x = 0,15 ìì? Ìàññîâûé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ æåëåçà äëÿ ýòîé äëèíû
âîëíû µ
m
= 1,1 ì
2
/êã.
Ðåøåíèå. Èíòåíñèâíîñòü ïó÷êà ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé, ïðîøåäøèõ ÷å-
ðåç ñëîé òîëùèíîé õ, îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé:
0
e,
x
II
−µ
=
ãäå µ — ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ.
,
m
µ=ρµ
ãäå ρ — ïëîòíîñòü æåëåçà.
Òîãäà èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ñîñòàâèò:
34
0
e exp (7,9 10 1,1 1,5 10 ) 3,7.
m
x
I
I
ρµ
−
== ⋅⋅⋅⋅=
Òî åñòü èíòåíñèâíîñòü ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé óìåíüøèòñÿ â 3,7 ðàçà.
Ãëàâà 15. Àòîìíàÿ ôèçèêà è êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà
493
ÇÀÄÀ×È ÄËß ÑÀÌÎÑÒÎßÒÅËÜÍÎÃÎ ÐÅØÅÍÈß
15.1. Îïðåäåëèòå ðàäèóñ
2
r
âòîðîé áîðîâñêîé îðáèòû àòîìà âîäîðî-
äà.
15.2. Îïðåäåëèòå ëèíåéíóþ v è óãëîâóþ ω ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ýëåêò-
ðîíà íà òðåòüåé áîðîâñêîé îðáèòå àòîìà âîäîðîäà.
15.3. Îïðåäåëèòå ÷àñòîòó ν è ïåðèîä T âðàùåíèÿ ýëåêòðîíà íà ïåðâîé
áîðîâñêîé îðáèòå àòîìà âîäîðîäà.
15.4. Îïðåäåëèòå êèíåòè÷åñêóþ E
êèí
, ïîòåíöèàëüíóþ E
ïîò
è ïîëíóþ
E
1
ýíåðãèþ ýëåêòðîíà íà ïåðâîé áîðîâñêîé îðáèòå àòîìà âîäîðîäà.
15.5. Âû÷èñëèòå ïîòåíöèàë U
è
èîíèçàöèè
1
àòîìà âîäîðîäà.
15.6. Îïðåäåëèòå äåôåêò ìàññû
m∆ ÿäðà àòîìà óãëåðîäà
14
12
C .
15.7. Âû÷èñëèòå ýíåðãèþ ñâÿçè E∆ ÿäðà àòîìà ãåëèÿ
4
2
He .
15.8. Îïðåäåëèòå çàðÿä Z è ìàññîâîå ÷èñëî A ÷àñòèöû, îáîçíà÷åííîé
áóêâîé x, â ÿäåðíîé ðåàêöèè:
9210
41 5
Be H B .x+→+
15.9. Îïðåäåëèòå ïîðÿäêîâûé íîìåð Z è ìàññîâîå ÷èñëî A ýëåìåíòà,
îáîçíà÷åííîãî áóêâîé X, â ÿäåðíîé ðåàêöèè:
44 1 4
20 1 2
Ca H X He.+→+
15.10. Ñêîëüêî α- è β
–
-÷àñòèö âûáðàñûâàåòñÿ ïðè ïðåâðàùåíèè ÿäðà
óðàíà
238
92
U â ÿäðî ðàäèÿ
226
88
Ra?
15.11. Îïðåäåëèòå ïîñòîÿííóþ ðàñïàäà λ ðàäîíà
222
86
Rn. Ïåðèîä ïîëó-
ðàñïàäà
1/2
T
= 3,8 ñóò.
15.12. Ñêîëüêî ïðîöåíòîâ èçîòîïîâ éîäà
131
53
I ðàñïàäåòñÿ çà 10 äíåé,
åñëè ïåðèîä ïîëóðàñïàäà ýòîãî èçîòîïà
1/2
T = 8 ñóò?
15.13. Âû÷èñëèòå ïîñòîÿííóþ ðàñïàäà λ è ïåðèîä ïîëóðàñïàäà
1/2
T
èçîòîïà àêòèíèÿ
225
89
Ac, åñëè èçâåñòíî, ÷òî çà âðåìÿ t = 3,2 ñóò ðàñïàäàåò-
ñÿ ïÿòàÿ ÷àñòü íà÷àëüíîãî êîëè÷åñòâà àòîìîâ.
15.14. Âû÷èñëèòå àêòèâíîñòü a ìàññû m = 1 ã èçîòîïà ïîëîíèÿ
210
84
Po,
ïåðèîä ïîëóðàñïàäà êîòîðîãî
1/2
T
= 138 ñóò.
15.15. Âû÷èñëèòå ìàññó m ðàäîíà
222
86
Rn (
1/2
T
= 3,8 ñóò), àêòèâíîñòü
êîòîðîãî a = 10
12
Áê.
15.16. Âû÷èñëèòå äëèíó âîëíû
0
λ , ñîîòâåòñòâóþùóþ êðàñíîé ãðàíè-
öå ôîòîýôôåêòà äëÿ ïëàòèíû, åñëè ðàáîòà âûõîäà ýëåêòðîíîâ A = 6,3 ýÂ.
15.17. Îïðåäåëèòå ðàáîòó âûõîäà A ýëåêòðîíîâ èç ìåòàëëà, åñëè ïðè
îáëó÷åíèè óëüòðàôèîëåòîì äëèíîé âîëíû
λ = 166 íì ýëåêòðîíû ïîëíî-
ñòüþ çàäåðæèâàþòñÿ ðàçíîñòüþ ïîòåíöèàëîâ U = 5 Â.
15.18. Îïðåäåëèòå ýíåðãèþ E, ìàññó m è èìïóëüñ p ôîòîíà, äëèíà
âîëíû êîòîðîãî
λ
= 500 íì.
1
Ïîòåíöèàëîì èîíèçàöèè íàçûâàåòñÿ ìèíèìàëüíàÿ óñêîðÿþùàÿ ðàçíîñòü ïî-
òåíöèàëîâ, êîòîðóþ äîëæåí ïðîéòè áîìáàðäèðóþùèé ýëåêòðîí, ÷òîáû ïðèîáðåñ-
òè êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ, äîñòàòî÷íóþ äëÿ èîíèçàöèè àòîìà.
Ïðàêòè÷åñêèå è òåñòîâûå çàäàíèÿ
494
15.19. Êàêóþ óñêîðÿþùóþ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ U äîëæåí ïðîéòè
ýëåêòðîí, ÷òîáû åãî èìïóëüñ áûë ðàâåí èìïóëüñó γ-êâàíòà ñ äëèíîé âîë-
íû
λ = 1 ïì?
15.20. Îïðåäåëèòå äëèíó âîëíû äå Áðîéëÿ
Б
λ : à) ýëåêòðîíà, äâèæóùå-
ãîñÿ ñî ñêîðîñòüþ v = 100 ì/ñ; á) òåëà ìàññîé m = 1 ã, äâèæóùåãîñÿ ñ òîé
æå ñêîðîñòüþ.
15.21. Êàêóþ óñêîðÿþùóþ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ U äîëæåí ïðîéòè
ýëåêòðîí, ÷òîáû äëèíà âîëíû äå Áðîéëÿ ðàâíÿëàñü
Б
λ = 0,5 íì?
15.22. Âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ýëåêòðîíà íà âîçáóæäåííîì ñèíãëåòíîì
óðîâíå (âðåìÿ æèçíè âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ)
t∆ = 10
–8
c. Âû÷èñëèòå
íåîïðåäåëåííîñòü ýíåðãèè E∆ â ýòîì ñîñòîÿíèè.
15.23. Âû÷èñëèòå ýíåðãèþ E è îðáèòàëüíûé ìîìåíò èìïóëüñà L
l
1s,
2p è 3d ýëåêòðîíîâ â àòîìå âîäîðîäà.
15.24. Ê ðåíòãåíîâñêîé òðóáêå ïðèëîæåíî íàïðÿæåíèå U = 50 êÂ.
Âû÷èñëèòå äëèíó âîëíû
0
λ , ñîîòâåòñòâóþùóþ êîðîòêîâîëíîâîé ãðàíèöå
íåïðåðûâíîãî ðåíòãåíîâñêîãî ñïåêòðà.
15.25. Ïðè ïðîõîæäåíèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé íåêîòîðîé äëèíû âîë-
íû ÷åðåç ïëàñòèíêó àëþìèíèÿ òîëùèíîé x = 40 ìêì èõ èíòåíñèâíîñòü
óìåíüøàåòñÿ âäâîå. Âû÷èñëèòå ìàññîâûé êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ
m
µ
àëþìèíèÿ íà ýòîé äëèíå âîëíû, åñëè åãî ïëîòíîñòü ρ = 2600 êã/ì
3
.
ÂÎÏÐÎÑÛ ÒÅÑÒÎÂÎÃÎ ÊÎÍÒÐÎËß
15.1. Óñëîâèå êâàíòîâàíèÿ îðáèò èìååò âèä:
à)
2
2
0
;
4
n
ze
nh
r
=
πε
ã)
2
;
2
n
mv
nh=
á)
;
2
nn
h
mv r n=
π
ä)
2
.
2
n
n
mv h
n
r
=
â) (2 1) ;
2
nn
h
mv r n=+
π
15.2. Âòîðîé ïîñòóëàò Áîðà èìååò âèä:
à)
;Eh=ν ã) ;
nk
hEEν= +
á) ;
nk
hEEν= − ä)
2
.Emc=
â)
2
;
2
n
mv h
n
r
=
π
15.3. Ðàäèóñ n-é îðáèòû ýëåêòðîíà îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþùåé ôîðìóëîé:
à)
2
0
22
;
n
nh
r
meZ
ε
=
π
ã)
2
2
0
;
4
n
h
r
m
=
πε
á)
2
2
0
;
4
n
Ze
r
m
=
πε
ä)
22
0
.
4
n
Ze m
r =
πε
â)
22
0
2
;
n
nh
r
mZe
ε
=
π
Ãëàâà 15. Àòîìíàÿ ôèçèêà è êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà
495
15.4. Ôîðìóëà Áàëüìåðà èìååò âèä:
à)
2
22
11
;RcZ
nk
′
ν= +
ã)
2
22
11
;cZ
nk
ν=λ −
á)
2
22
11
;Z
nk
ν=λ +
ä)
2
22
11
.hZ
nk
ν= −
â)
2
22
11
;RcZ
nk
′
ν= −
15.5. Â àòîìíîì ÿäðå èçîòîïà óðàíà
210
84
Po ñîäåðæèòñÿ êîëè÷åñòâî íåé-
òðîíîâ, ðàâíîå:
à) 84; á) 126; â) 210; ã) 294; ä) 910.
15.6. Èçìåíåíèå ýíåðãèè ïðè ÿäåðíîé ðåàêöèè îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíî-
øåíèåì:
à)
()
2
12
;Ec m m∆= −
∑∑
ã)
()
2
12
;Ec m m∆= −
∑∑
á)
()
2
12
;Ec m m∆= +
∑∑
ä)
()
2
12
.Ec m m∆= −
∑∑
â)
()
12
;Ec m m∆= +
∑∑
15.7. Çàêîí ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà èìååò âèä:
à)
2
0
e;
t
NN
λ
= ã)
1/2
e;
t
NT
−λ
=
á)
0
;NNt=λ ä)
0
e.
t
NN
−λ
=
â)
1/2
e;
t
NT
λ
=
15.8. Ïåðèîä ïîëóðàñïàäà Ò
1/2
ñâÿçàí ñ ïîñòîÿííîé ðàäèîàêòèâíîãî
ðàñïàäà λ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
à)
1/2
e;T
λ
= ã)
1/2
;
ln 2
T
λ
=
á)
1/2
ln ;T =λ ä)
1/2
ln 2
.T =
λ
â)
1/2
e;T
−λ
=
15.9. Àêòèâíîñòü èçîòîïà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå (λ — ïîñòîÿííàÿ
ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà; N — ÷èñëî íåðàñïàâøèõñÿ àòîìîâ):
à)
ln 2
;a
N
=
λ
ã)
2
;aN=λ
á)
;aN=λ ä)
ln
.
N
a =
λ
â)
ln
;a
N
λ
=
15.10. Óðàâíåíèå Ýéíøòåéíà äëÿ âíåøíåãî ôîòîýôôåêòà:
à) ;Eh=ν ã)
2
max
;
2
mv
hAν= +
á)
22
11
;
c
h
A
kn
ν= −
ä)
2
.
2
hc
hAν= +
â)
2
;Emc=
Ïðàêòè÷åñêèå è òåñòîâûå çàäàíèÿ
496
15.11. Äëèíà âîëíû, ñîîòâåòñòâóþùàÿ êðàñíîé ãðàíèöå ôîòîýôôåê-
òà:
à)
0
;hλ=ν ã)
0
;
h
A
λ=
á)
0
;
hc
A
λ= ä)
0
.
Ac
h
λ=
â)
0
;
A
h
λ=
15.12. Âåëè÷èíà, îïðåäåëÿåìàÿ ñîîòíîøåíèåì
h
c
ν
(ãäå h — ïîñòîÿí-
íàÿ Ïëàíêà; ν — ÷àñòîòà èçëó÷åíèÿ; ñ — ñêîðîñòü ñâåòà â âàêóóìå), íàçû-
âàåòñÿ:
à) âðåìåíåì æèçíè ôîòîíà;
á) ìàññîé ôîòîíà;
â) èìïóëüñîì ôîòîíà;
ã) ýíåðãèåé ôîòîíà;
ä) ìîìåíòîì èìïóëüñà ôîòîíà.
15.13. Ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà îáëàäàåò ñâîéñòâîì ïëîñêîé âîëíû, ðàñ-
ïðîñòðàíÿþùåéñÿ â íàïðàâëåíèè äâèæåíèÿ ýòîé ÷àñòèöû. Äëèíà âîëíû,
ñîîòâåòñòâóþùàÿ äàííîé ÷àñòèöå, îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì:
à) Ãåéçåíáåðãà; ã) äå Áðîéëÿ;
á) Øðåäèíãåðà; ä) Ýéíøòåéíà.
â) Ïëàíêà;
15.14. Ìàññà ôîòîíà ðàâíà;
à)
ф
2
;
h
m
c
ν
= ã)
ф
;
h
m
c
ν
=
á)
ф
;
h
m =
λ
ä)
ф
.m
h
λ
=
â)
ф
;
h
m
ν
=
λ
15.15. Èìïóëüñ ôîòîíà ðàâåí:
à)
ф
;
h
P =
ν
ã)
ф
2
;
h
Р
c
ν
=
á)
ф
;
h
Р
c
ν
= ä)
ф
.Р
h
λ
=
â)
ф
;
h
Р
ν
=
λ
15.16. Åñëè ìèêðî÷àñòèöà äâèæåòñÿ âäîëü îñè õ, òî, ñîãëàñíî ñîîòíî-
øåíèÿì íåîïðåäåëåííîñòè Ãåéçåíáåðãà:
à)
2
;
x
xР
π
∆∆ ≤
λ
ã)
;
2
x
h
xP∆∆ ≥
π
á)
2
;
x
xР
π
∆∆ ≥
λ
ä)
.
2
x
h
xP∆∆ ≤
π
Ãëàâà 15. Àòîìíàÿ ôèçèêà è êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà
497
â)
;
2
h
xt∆∆≥
π
15.17. Óðàâíåíèå Øðåäèíãåðà äëÿ ñòàöèîíàðíûõ ñîñòîÿíèé èìååò âèä:
à)
2
2
0
2
d
0;
dx
ψ
+ωψ= ã)
()
22
22
d8
0;
d
m
EU
xh
ψπ
+−ψ=
á)
()
2
0;
m
EU
h
ψ+ + ψ= ä)
()
2
d2
0.
d
m
EU
x
n
ψ
+−ψ=
â)
()
2
2
d
0;
d
EU
x
ψ
++ψ=
15.18. Ïðèíöèïîì Ïàóëè ÿâëÿåòñÿ óòâåðæäåíèå, ÷òî â àòîìå íå ìîæåò
áûòü äâóõ ýëåêòðîíîâ ñ îäèíàêîâûìè çíà÷åíèÿìè:
à) ãëàâíîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà;
á) ëþáûõ äâóõ êâàíòîâûõ ÷èñåë;
â) ëþáûõ òðåõ êâàíòîâûõ ÷èñåë;
ã) ñïèíîâîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà;
ä) âñåõ ÷åòûðåõ êâàíòîâûõ ÷èñåë.
15.19. Èíòåíñèâíîñòü ïó÷êà ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé, ïðîøåäøèõ ñêâîçü
ïëàñòèíêó òîëùèíîé x, îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé:
à)
0
e;
x
II
−µ
= ã)
0
/;IIx=
á)
0
;IIx=µ ä)
0
.II x=µ
â)
2
0
;IIx=µ
15.20. Ïðîíèêàþùàÿ ñïîñîáíîñòü èçëó÷åíèÿ õàðàêòåðèçóåò
à) ýíåðãèþ, ïåðåäàííóþ âåùåñòâó íà åäèíèöå äëèíû ïðîáåãà;
á) ýíåðãèþ, ïåðåäàííóþ âåùåñòâó çà åäèíèöó âðåìåíè;
â) ðàññòîÿíèå, íà êîòîðîì ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ óìåíüøàåòñÿ â 2 ðàçà;
ã) ðàññòîÿíèå, íà êîòîðîì ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ óìåíüøàåòñÿ â e ðàç;
ä) ðàññòîÿíèå, êîòîðîå èçëó÷åíèå ïðîõîäèò â âåùåñòâå, ñîõðàíÿÿ ñïî-
ñîáíîñòü ê èîíèçàöèè.
Ïðàêòè÷åñêèå è òåñòîâûå çàäàíèÿ
Ãëàâà 16
ÄÅÉÑÒÂÈÅ ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÕ ÔÀÊÒÎÐÎÂ
ÍÀ ÁÈÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
Íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ðàçâèòèÿ æèçíè íà Çåìëå æèâûå îðãà-
íèçìû ïîäâåðãàëèñü äåéñòâèþ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí è èîíèçè-
ðóþùèõ èçëó÷åíèé, èñòî÷íèêàìè êîòîðûõ áûëè êîñìè÷åñêèå
(Ñîëíöå, ïëàíåòû, ãàëàêòèêè) è çåìíûå (ðàäèîàêòèâíûå ýëåìåíòû
çåìíîé êîðû) îáúåêòû. Íà ñîâðåìåííîì ýòàïå ê åñòåñòâåííîìó
ýëåêòðîìàãíèòíîìó ôîíó äîáàâèëñÿ èñêóññòâåííûé — èçëó÷åíèå
ðàäèîñòàíöèé, ÿäåðíûõ óñòàíîâîê è äð.
Äåéñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà è ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ
ìîæåò ïðèâîäèòü ê íåáëàãîïðèÿòíûì ïîñëåäñòâèÿì äëÿ ÷åëîâåêà,
â òîì ÷èñëå è ê ëåòàëüíûì. Íåñìîòðÿ íà ýòî, òîê è ýëåêòðîìàãíèò-
íîå èçëó÷åíèå îáëàäàþò öåëûì ðÿäîì ñâîéñòâ, áëàãîäàðÿ êîòîðûì
îíè íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ìåäèöèíå: êàê â òåðàïèè, òàê
è â äèàãíîñòèêå.
§ 16.1. ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÅ ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÒÎÊÀ
ÍÀ ÆÈÂÎÉ ÎÐÃÀÍÈÇÌ
Ïîä âîçäåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â æèâûõ îðãàíèçìàõ
ïðîèñõîäèò äâèæåíèå çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, ïîëÿðèçàöèÿ òêàíåé è èõ
íàãðåâàíèå (òåïëîâîé ýôôåêò).
Ïîñòîÿííûé òîê è ïåðåìåííûé òîê, ÷àñòîòà êîòîðîãî íèæå
10
5
Ãö, ìîãóò ïðåäñòàâëÿòü îïàñíîñòü äëÿ îðãàíèçìà. Ïîðàæàþùåå
äåéñòâèå îáóñëîâëåíî òîêîì, à íå íàïðÿæåíèåì. Áåçîïàñíîé ñ÷è-
òàåòñÿ ñèëà òîêà íèæå 0,01 À (õîòÿ äàæå ñëàáûå òîêè ñêàçûâàþòñÿ
íà ôóíêöèîíèðîâàíèè íåðâíîé ñèñòåìû); òîê âûøå 0,1 À îïàñåí
äëÿ æèçíè. Ñòåïåíü îïàñíîñòè, îáóñëîâëåííàÿ òîêîì, çàâèñèò îò
ïóòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ òîêà ïî îðãàíèçìó, íàïðèìåð, îò òîãî, ïðî-
õîäèò ëè îí ÷åðåç ñåðäöå èëè íåò.
Êàê èçâåñòíî, ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç ìûøöó,
âûçûâàåò åå ñîêðàùåíèå. Ïðè ýòîì ðåàêöèÿ ìûøöû çàâèñèò êàê
499
îò ñèëû ïîäàâàåìîãî òîêà, òàê è îò äëèòåëüíîñòè åãî âîçäåéñòâèÿ.
Ñèëà òîêà íèæå íåêîòîðîé ïîðîãîâîé âåëè÷èíû íå âûçûâàåò ñî-
êðàùåíèÿ, òàê æå, êàê è ñëèøêîì êðàòêîâðåìåííûé èìïóëüñ. Åñëè
èìïóëüñ áûë îäèíî÷íûì, òî çà ñîêðàùåíèåì ïîñëåäóåò ðàññëàáëå-
íèå, òî åñòü ìûøöà âçäðîãíåò. ×òîáû ìûøöà ïîñëå ñîêðàùåíèÿ
ïîëíîñòüþ ðàññëàáèëàñü, òðåáóåòñÿ íåêîòîðîå âðåìÿ. Ïîýòîìó, åñëè
èìïóëüñû ñëåäóþò îäèí çà äðóãèì, ïðè÷åì èíòåðâàë ìåæäó íèìè
ìåíüøå âðåìåíè, íåîáõîäèìîãî äëÿ ñîêðàùåíèÿ, òî ìûøöà íå óñ-
ïåâàåò ðàññëàáèòüñÿ è åå ñîêðàùåíèå äëèòñÿ ñòîëüêî æå âðåìåíè,
ñêîëüêî ïîäàþòñÿ âîçáóæäàþùèå èìïóëüñû. Òàêîå ñîñòîÿíèå ìûø-
öû íàçûâàåòñÿ ò å ò à í ó ñ î ì. Èìïóëüñû ïîñòîÿííîãî òîêà (èì-
ïóëüñíûé òîê) îêàçûâàþò ïðèáëèçèòåëüíî òàêîå æå äåéñòâèå íà
îðãàíèçì, êàê è ïåðåìåííûé òîê. Òåòàíè÷åñêîå ñîêðàùåíèå ìûø-
öû îáúÿñíÿåò òîò ôàêò, ÷òî ÷åëîâåê, âçÿâøèéñÿ çà îãîëåííûé ïðî-
âîä, íå ìîæåò åãî ñàìîñòîÿòåëüíî îòïóñòèòü.
Ýëåêòðè÷åñêèé òîê íåáîëüøîé ñèëû (0,01—0,025 À) ìîæåò ïðè-
âåñòè ê ðàññòðîéñòâó äûõàíèÿ (â ñëó÷àå ñîêðàùåíèÿ äûõàòåëüíûõ
ìûøö), ñåðäöåáèåíèþ è òàê äàëåå; òîê áîëåå âûñîêîé ñèëû (îò
0,1 À) — ê îáðàòèìîé ëèáî íåîáðàòèìîé îñòàíîâêå ñåðäöà. Äåé-
ñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ìîæåò òàêæå âûçâàòü äåíàòóðàöèþ áåë-
êà, îæîãè, êàê ðåçóëüòàò òåïëîâîãî ýôôåêòà.
Ëþáàÿ áèîëîãè÷åñêàÿ ñèñòåìà ãåòåðîãåííà, åå ñîïðîòèâëåíèå
ýëåêòðè÷åñêîìó òîêó îïðåäåëÿåòñÿ èçìåíÿþùèìèñÿ â äîâîëü-
íî øèðîêèõ ïðåäåëàõ ñîïðîòèâëåíèÿìè åå ñîñòàâíûõ ÷àñòåé
(òàáë. 16.1.1).
Ñîïðîòèâëåíèå îðãàíèçìà,
ïðåæäå âñåãî, îïðåäåëÿåòñÿ ñî-
ïðîòèâëåíèåì êîæè, à ýòà âå-
ëè÷èíà, â ñâîþ î÷åðåäü, çàâè-
ñèò îò åå ñîñòîÿíèÿ: òîëùèíû,
âëàæíîñòè. Âíóòðè òåëà òîê
â îñíîâíîì ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ
ïî êðîâåíîñíûì è ëèìôà-
òè÷åñêèì ñîñóäàì, ìûøöàì
è îáîëî÷êàì íåðâíûõ âîëîêîí.
Ñîïðîòèâëåíèå òêàíåé çàâèñèò
îò ñîñòîÿíèÿ îðãàíèçìà. Íà-
ïðèìåð, ñîïðîòèâëåíèå óâåëè-
÷èâàåòñÿ ïðè âîñïàëèòåëüíûõ
ïðîöåññàõ, ñîïðîâîæäàþùèõñÿ
íàáóõàíèåì êëåòîê, òàê êàê
ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ ñå÷åíèå
ìåæêëåòî÷íûõ ñîåäèíåíèé.
Óìåíüøåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ,
Ò à á ë è ö à 16.1.1
Óäåëüíûå ñîïðîòèâëåíèÿ
íåêîòîðûõ òêàíåé è æèäêîñòåé
îðãàíèçìà
Ñïèííîìîçãîâàÿ
æèäêîñòü
0,55
Êðîâü 1,66
Ìûøöû 2
Ìîçãîâàÿ è íåðâíàÿ
òêàíè
14,3
Æèðîâàÿ òêàíü 33,3
Ñóõàÿ êîæà 10
5
Êîñòü áåç íàäêîñò-
íèöû
10
7
Òêàíü èëè æèäêîñòü
Óäåëüíîå
ñîïðîòèâëåíèå,
Îì•ì
§ 16.1. Âîçäåéñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà íà æèâîé îðãàíèçì
500
â ñâîþ î÷åðåäü, ïðîèñõîäèò ïðè ñîñòîÿíèÿõ ñ ïîâûøåííîé ïîòëè-
âîñòüþ.
Ñîïðîòèâëåíèå êàêîé-ëèáî ñèñòåìû ïåðåìåííîìó òîêó îïðå-
äåëÿåòñÿ àêòèâíûì è ðåàêòèâíûì (èíäóêòèâíûì è åìêîñòíûì)
ñîïðîòèâëåíèÿìè.  æèâûõ ñèñòåìàõ â êà÷åñòâå êîíäåíñàòîðîâ
âûñòóïàþò áèîëîãè÷åñêèå ìåìáðàíû, à ñèñòåìû, ïðîÿâëÿþùèå
èíäóêòèâíûå ñâîéñòâà îòñóòñòâóþò. Ïîýòîìó ïîëíîå ñîïðîòèâëå-
íèå — èìïåäàíñ — áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî
îìè÷åñêèì R è åìêîñòíûì
C
X ñîïðîòèâëåíèÿìè:
=+
22
C
ZRX, (16.1.1)
à ïðèëîæåííîå íàïðÿæåíèå îòñòàåò ïî ôàçå îò ñèëû òîêà íà óãîë
ϕ
:
ϕ=
arctg
C
X
R
. (16.1.2)
Çíà÷åíèÿ óãëîâ ñäâèãà ôàç äëÿ áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïðèâå-
äåíû â òàáë. 16.1.2.
Çàâèñèìîñòè èìïåäàíñà îò
÷àñòîòû ïåðåìåííîãî òîêà îò-
ëè÷àþòñÿ äëÿ çäîðîâûõ, áîëü-
íûõ è ìåðòâûõ òêàíåé. Íà
ðèñ. 16.1.1 ïðèâåäåí êà÷åñòâåí-
íûé âèä ÷àñòîòíîé çàâèñèìî-
ñòè èìïåäàíñà çäîðîâîé (êðè-
âàÿ 1) è ìåðòâîé (êðèâàÿ 2)
òêàíè, â êîòîðîé âñëåäñòâèå
âîçäåéñòâèÿ êàêèõ-ëèáî ïîðà-
æàþùèõ ôàêòîðîâ (íàïðèìåð
òåðìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ)
ðàçðóøåíû ìåìáðàíû, òî åñòü
îòñóòñòâóåò åìêîñòíîå ñîïðî-
òèâëåíèå. Èññëåäîâàíèÿ ÷àñ-
òîòíûõ çàâèñèìîñòåé èì-
ïåäàíñà íàøëè ïðèìåíåíèå
â òðàíñïëàíòîëîãèè, ãäå îíè
ïðîâîäÿòñÿ ïåðåä ïåðåñàäêîé
òêàíåé è îðãàíîâ.
Èìïåäàíñ òêàíåé è îðãàíîâ
èçìåíÿåòñÿ ïðè íàïîëíåíèè
êðîâåíîñíûõ ñîñóäîâ, òî åñòü
çàâèñèò îò ñîñòîÿíèÿ ñåðäå÷-
Ò à á ë è ö à 16.1.2
Óãîë ñäâèãà ôàç äëÿ ðàçëè÷íûõ
áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ
(ïðè ÷àñòîòå 1 êÃö)
Êîæà ÷åëîâåêà, ëÿãóøêè 55
Íåðâ ëÿãóøêè 64
Ìûøöû êðîëèêà 65
Áèîëîãè÷åñêèé îáúåêò
Óãîë ñäâèãà
ôàç, ãðàä
Ðèñ. 16.1.1. ×àñòîòíàÿ çàâèñèìîñòü èìïå-
äàíñà æèâîé (1) è ìåðòâîé (2) òêàíåé
Ãëàâà 16. Äåéñòâèå ôèçè÷åñêèõ ôàêòîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû