Электромагнитные волны. Уравнение волны. Скорость. Свойства. Шкала электромагнитных волн

 

Максвелл создал теорию электромагнитного поля. В ее основе лежат два положения: а) всякое переменное электрическое поле порождает магнитное и б) всякое переменное магнитное поле порождает электрическое (явление электромагнитной индукции). Взаимное образование электрических и магнитных полей приводит к понятию электромагнитной волны - распространение единого электромагнитного поля в пространстве.

Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Уравнение электрической волны:

Рассмотрим плоскую волну. Предположим, что первоначально было создано переменное электрическое поле, направленное вдоль оси Z. Направим ось X перпендикулярно к волновым поверхностям. Тогда  (х, t) и  (x, t). В этом случае уравнения Максвелла упрощаются до следующих частных производных.

Первое уравнение:  

Справа – частная производная напряжённости электрополя по времени. Слева – частная производная напряжённости магнитного поля по координате, как следствие возникновение вихревого магнитного поля в пространстве.

Второе уравнение:

Справа – частная производная напряжённости магнитного поля по времени. Слева - частная производная напряжённости электрополя по координате.

Продифференцировав первое уравнение по времени, а второе по координате, получим волновые уравнения:  для напряжённости электрического поля, и

 для напряжённости магнитного поля. Решением этих уравнений будет-

 

и - это уравнения плоской гармонической электромагнитной волны, распространяющейся вдоль оси x, где:

 – амплитуда напряжённости электрического поля;

 – амплитуда напряжённости магнитного поля;

 - ;

 – частота колебаний.

Скорость распространения электромагнитных волн = скорости света.

Свойства электромагнитных волн:

1. Отражаются от проводников (отражение от металлической пластинки)

2. Проходят через диэлектрики (прохождение и поглощение волн (картон, стекло, дерево, пластмасса и т.д.)

3. Преломляются на границе диэлектрика (изменение направления на границе диэлектрика)

4. Интерферируют

5. Являются поперечными (поперечность электромагнитных волн, доказывается поляризацией с помощью металлических стержней).

Различные электромагнитные волны имеют общую природу.

 Вся шкала условно подразделена на 6 диапазонов: радиоволны(длинные, средние и короткие), инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские волны и гамма-излучение. Эта классификация определяется либо механизмом образования волн, их частотой, либо возможностью их зрительного восприятия человеком.

 

9. Методы воздействия на ткани организма: индуктотермия, УВЧ- терапия, СВЧ- терапия, дарсонвализация.

 

Индуктотермия — это метод физиотерапии, основанный на применении магнитного поля высокой частоты. Магнитное поле (с частотой 13,56; 27,12; 40,68 МГц) образуется при прохождении по проводнику индуктора (представляющего собой плоскую, коническую, цилиндрическую спираль или петлю) переменного тока указанной частоты, подключаемого к аппаратам для индуктотермии и УВЧ-терапии. Подводимое к пациенту магнитное поле по закону электромагнитной индукции возбуждает в хорошо проводящих электрический ток тканях, внутренних органах и жидких средах организма вихревые токи высокой частоты, или токи Фуко, вызывающие образование тепла. Под влиянием индуктотермии нормализуется деятельность нервной системы, стимулируется функция различных органов и желез внутренней секреции, повышается на 1—6° (и более) местная и незначительно (на 0,3— 0,9°) общая температура тела, нормализуется обмен веществ, улучшается кровообращение, усиливаются защитные реакции организма, задерживается размножение патогенных микробов.

Индуктотермию применяют при подострых и хронических воспалительных заболеваниях различных органов и систем, дистрофических и спаечных процессах в них, переломах костей, нарушениях периферического кровообращения и при некоторых острых заболеваниях: пневмонии, плевритах, нефрите, рефлекторной анурии. Индуктотермия противопоказана при злокачественных опухолях, токсикозах, заболеваниях крови, выраженном атеросклерозе, стенокардии, нарушениях кровообращения II и III степени.

УВЧ-терапия (ультравысокочастотная терапия; синоним ультракоротковолновая терапия) — метод лечения, заключающийся в воздействии на организм электрическим полем ультравысокой частоты (эп УВЧ), чаще с числом колебаний 40,68 МГц (длина волны 7,37 м), которое подводится к пациенту посредством конденсаторных пластин (электродов). При воздействии импульсами эп УВЧ (2—8 мксек), чередующимися с длинными паузами, метод называют импульсной УВЧ- терапией.

Лечебным фактором УВЧ-терапии является энергия эп УВЧ, поглощенная тканями организма. Терапевтическое действие эп УВЧ определяется не только образованием в тканях тепла, но и рядом физико-химических процессов в тканях организма, что лежит в основе местных и общих физиологических реакций. УВЧ-терапия благоприятно влияет на функциональное состояние нервной системы, эндокринных желез, крово- и лимфообращение, способствует улучшению обмена веществ. Этот метод лечения оказывает противовоспалительное, болеутоляющее, десенсибилизирующее, противоспастическое действие, стимулирует защитные силы организма и улучшает трофику тканей.

При проведении процедур УВЧ- терапии конденсаторные пластины располагают параллельно поверхности тела пациента (рис.). Расстояние между малыми пластинами при их тангенциальном (т. е. на одной плоскости) расположении должно быть не менее их диаметра. Суммарная величина зазора (т. е. расстояние между телом пациента и конденсаторной пластиной) для первого и второго электрода не более 6 см. При малых зазорах плотность поля оказывается большей в поверхностных тканях по сравнению с глубокими. Для более равномерного воздействия на поверхностные и глубокие ткани зазор увеличивают.

Микроволновая терапия (синоним сверхвысокочастотная терапия) — метод физиотерапии, основанный на использовании энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (2375 МГц — длина волны 12,6 см и 460 МГц—65 см), небольшой мощности, подводимой к пациенту посредством волноводных, реже отражательных излучателей, концентрирующих ее в пучок.

Преимуществом микроволновой терапии перед индуктотермией (см.) и УВЧ-терапией(см.) является возможность воздействия на строго ограниченные участки тела пациента, более точная дозировка интенсивности воздействия и более свободная поза пациента во время процедуры. Под влиянием микроволновой терапии улучшается функциональное состояние центральной и периферической нервной системы, повышается местная кожная температура после каждой процедуры на 2—6° и выше. Это способствует значительному усилению местного кровообращения за счет ускорения кровотока, увеличения числа капилляров и расширения артериол, а также повышению обмена веществ и стимуляции защитных сил организма. В результате этих изменений рефлекторно изменяется деятельность различных органов и систем организма.

Показания. Микроволновую терапию применяют при воспалительных, травматических и дистрофических заболеваниях суставов и позвоночника, пневмониях, гепатитах, холециститах, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, ряде болезней нервной системы, органов малого таза, воспалительных заболеваниях носоглотки, полости рта, а также при некоторых поражениях глаз.

Противопоказания: острый тендовагинит, катаракта, наклонность к кровотечениям, злокачественные опухоли (и подозрение на них), активный туберкулез легких, недостаточность кровообращения выше IIа степени, беременность, наличие в зоне облучения инородных металлических тел.

Дарсонвализация - это лечебное воздействие переменным током высокого напряжения на тело человека через наполненный газом стеклянный электрод. В зависимости от области воздействия больного усаживают на стуле или укладывают на кушетке. По обнаженному участку тела в течение всей процедуры перемещают электрод. Влагалищный, ректальный, ушной и носовые электроды на время процедуры фиксируют в одном положении.

Воздействие происходит импульсными переменными синусоидальными токами высокой частоты (110-400 кгц), высокого напряжения (около 20 кВ), но малой силы (до 100-200 мА).

В настоящее время Дарсонвализация успешно используется в дерматологии, косметологии, хирургии, урологии, гинекологии, невропатологии, лечении заболеваний внутренних органов и т.д.

Основными действующими факторами аппарата дарсонваля являются высокочастотный ток, высоковольтный коронный разряд, тепло, выделяющееся в тканях организма и в области коронного разряда, незначительное количество озона и окислов азота, слабое ультрафиолетовое излучение, генерируемое коронным разрядом.

Благодаря применению аппарата дарсонваля (лечебному воздействию переменным током) улучшается кровообращение, активизируются биохимические обменные процессы в коже и под ней, усиливается питание тканей и снабжение их кислородом, понижается порог чувствительности болевых рецепторов к внешним раздражениям, что обеспечивает обезболивающий эффект.