Medizinische Biophysik 8

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Medizinische Biophysik 8"

Reinhardt Ritter
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Lampen Germizidlampen Niederdruckquecksilberdampflampen Medizinische Biophysik 8 Licht in der Medizin 2. Blaulichttherapie von Neugeborengelbsucht 1 2 Leuchtdiode (light emitting diode LED) Halbleiterdiode Strahlungsdetektoren (Röntgenstrahlung, radioaktive Strahlungen, ) z. B. NaI(Tl) Durchlaßrichtung + U 3 (s. noch Thermolumineszenzdosimeter) 4 1

2 Monitore Zahnheilkunde Biolumineszenz +Ablenkplatten 5 Laser (s. später) 6 VI. Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie 1. Reflexion Reflexionsgesetz: a = b 2. Streuung Reflexionskoeffizient (Reflektanz, Reflexionsgrad) r (auch R): ρ = J reflektiert J einfallend 1. Reflexion 3. Absorption 4. Transmission 7 Reflexionskoeffizient r hängt von: Einfallswinkel Material Wellenlänge 8 2

Material: Beim senkrechten Einfall und für

Wellenlänge: n 2 spektraler Reflexionskoeffizient

Streuungskoeffizient s (l) : σ(λ) = J einfallend (λ)

Rayleigh-Streuung Mie-Streuung (Größe der

l) Opaleszenz s (l) s (l) ist unabhängig von l!

Lichtquelle Detektor unelastische Streuung:

3 Material: Beim senkrechten Einfall und für durchsichtige Stoffe: n 1 J ein J reflektiert Wellenlänge: n 2 spektraler Reflexionskoeffizient r(l): Reflexionsspektrum: Farbe im reflektierten Licht ρ = n 2 2 n 1 n 2 + n 1 r vs. l ρ(λ) = J reflektiert (λ) J einfallend (λ) (s. später Ultraschallreflexion) 2. Streuung J gestreut (λ) spektraler Streuungskoeffizient s (l) : σ(λ) = J einfallend (λ) elastische Streuung: l einfallend = l gestreut Rayleigh-Streuung Mie-Streuung (Größe der Streuteilchen d << l) (Größe der Streuteilchen d > l) Opaleszenz s (l) s (l) ist unabhängig von l! 9 10 Anwendung: Konzentrationsbestimmung Probe Lichtquelle Detektor unelastische Streuung: Raman-Streuung l einfallend l gestreut Nephelometrie gestreut Turbidimetrie z.b. Immunglobulinen Detektor dynamische Lichtstreuungsmessung: Laserstrahl beobachtetes Volumen Detektor J gestreut (t) Teilchengröße Raman-Spektrum von H 2 Anwendung: Bestimmung der Teilchengröße

4 3. Absorption spektraler Absorptionskoeffizient a (l): Absorptionsspektrum: a vs. l Mechanismus: α(λ) = J absorbiert (λ) J einfallend (λ) Absorption von Molekülen: E Anregungszustände Chlorophyll b Bandenspektrum Absorption von Atomen: Anwendung: Atomabsorptionsspektrometrie Grundzustand H-Atom a (l) c z.b. Blutanalyse Grundzustand Absorption von Festkörpern: Kleine Wiederholung und Ergänzung zum Auge a) Aufbau des Auges Titanium Silizium! NaF NaF

5 Empfindlichkeit a+) Lichtmenge auf der Retina Adaptation Aufbau der Linse: Spezielle Linseproteine: Kristalline Reflexionen Brechzahlwerte: Luft (1,00) Hornhaut (1,37) Kammerwasser (1,33) Linse (1,41) Glaskörper (1,34) Absorption Streuung Linse - Brechzahlwerte 1,38 1,42 Brechzahl 1,45 1,43 1,41 1,39 1,37 1,35 1, !!! Linse -Graustar Proteinkonzentration [g/l] Untersuchung des Graustars: f) Spektrale Empfindlichkeit des Auges - Farbensehen Dämmerungsehen (skotopisches Sehen) Tageslichtsehen (photopisches Sehen)

g) Raumsehen Rechenaufgaben: Praktikumsbuch : -------- Optische Täuschung Optische Täuschung 1.

NaI(Tl)-Kristall entsteht. Welcher Farbe entspricht diese Wellenlänge? 2.

b) Wie groß ist die ins Wasser eindringende Lichtintensität, wenn die einfallende Intensität 1300 W/m 2 beträgt? 3.

a) Lesen Sie die Wellenlänge ab, wo die Durchsichtigkeit von NaF-Kristall beginnt?

6 g) Raumsehen Rechenaufgaben: Praktikumsbuch : Optische Täuschung Optische Täuschung 1. Berechnen Sie die Wellenlänge des Lichtes, das aus dem Elektronenübergang zwischen den Tallium-Niveaus in dem NaI(Tl)-Kristall entsteht. Welcher Farbe entspricht diese Wellenlänge? 2. a) Berechnen Sie die Reflektanz einer Wasseroberfläche beim senkrechten Einfall (n Wasser = 1,333). b) Wie groß ist die ins Wasser eindringende Lichtintensität, wenn die einfallende Intensität 1300 W/m 2 beträgt? 3. Berechnen Sie die Reflektanz von Diamant beim senkrechten Einfall (n Diamant = 2,4). 4. a) Lesen Sie die Wellenlänge ab, wo die Durchsichtigkeit von NaF-Kristall beginnt? b) Berechnen Sie daraus die Breite der verbotenen Zone für NaF. 5. Berechnen Sie die Reflektanz der Grenzfläche Kammerwasser (n = 1,33) /Linse (n = 1,41) im Auge bei einem senkrechten Einfall. 21 Lösungen: nm; Blau 2. a) 2,04%; b) 26,5 W/m % 4. a) cca. 140 nm; b) cca. 8,9 ev 5. grob etwa 0,1% 22 6

Ähnliche Dokumente

Medizinische Biophysik Licht in der Medizin VIII. Das Auge und das Sehen

Medizinische Biophysik Licht in der Medizin VIII. Das Auge und das Sehen. Entwickung des Sehorgans. Aufbau des menschlichen Auges 3. Optik des menschlichen Auges a) Brechkraft des Auges b) Akkomodation