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物理学基础 一、电学（一）、电学知识要点 1、电介常数：介质加入电场后对电场特性发生影响。某介质的内电场电容量越大，对交流电的阻抗越大，加入电场后的合成电场减弱的程度也越大。介电常数就是表示某介质加入电场后对电场特性影响的程度。真空的介电常数为1；空气的介电常数≈1；一般物质的介电常数>1，水的介电常数为81，人体组织中含水量多的组织如：肌肉、肝脏等的介电常数为40～100，皮肤的介电常数为10～20，含水量少的组织如：脂肪、骨骼等的介电常数<10。同一组织在不同频率电场中的介电常数不同。 2、静电感应与极化 机体受静电场作用时，原有的电荷分布会发生改变，即静电感应现象，静电感应产生的电荷，称感应电荷。由于机体具有导电性，在静电场作用下感应电荷会向相应的极性方向移动，产生微电流。机体又具有电介质特性，在静电场作用下，其中的无极分子会产生电偶极子或固有的电偶极子会取向，即产生极化现象。人体既有导电性、又有电介质特性，所以在静电场的作用下，体内会发生静电感应与极化现象。这样，将引起一系列生物物理及生理功能的变化。 人体各种组织的导电性不同，大体可以分为四类： 优导体—―血清、血浆、血液、淋巴液、脑脊液、胆汁、胃液等含水多的液体。 良导体—―肌肉、肝、肾、脑、神经等。 不良导体—―干皮肤、结缔组织、脂肪、骨等。 绝缘体—―干头发、指甲、牙齿等。 （二）、电疗法的分类 1、低频电疗法 采用频率为0～1000Hz的电流，包括直流电疗法、感应电疗法、电兴奋疗法、间动电疗法、电睡眠疗法、经皮神经电刺激疗法、神经肌肉电刺激疗法、痉挛肌电刺激疗法、功能性电刺激疗法、超刺激电疗法、直角脉冲脊髓通电疗法等。 2、中频电疗法 采用频率为1～100kHz的电流，包括等幅正弦中频电疗法、调制中频电疗法、干扰电疗法、音乐-电疗法、波动电疗法、超音频电疗法等。 3、高频电及超高频电疗法 采用频率在100kHz以上的电流，包括共鸣火花疗法、中波疗法、短波疗法、超短波疗法、分米波疗法、厘米波疗法、毫米波疗法等。 4、其他电疗法 包括静电疗法（利用静电场作用于人体治疗疾病的方法称为静电疗法），高压交变电场疗法等。 二、光学 利用光线的辐射能防、治疾病的物理疗法即为光疗法。 （一）、光学基础知识 1）自发辐射：原子或分子自发地从高能级返回低能级的发光现象称为自发辐射。 2）受激辐射：高能级的原子在外来光的激发下返回低能级时的发光现象称为受激辐射。激光属于受激辐射发光。在受激辐射过程中，放出的光子使外来光的加强和放大，形成束状的相干光，即激光。能够激发原子的能量有：热能、机械能、化学能、生物能、电能等。 （二）、光的吸收与透过 光被吸收的多少与穿透能力成反比，吸收愈多，穿透愈浅。不同物质对光的吸收不同，人体组织对紫外线吸收强于长波红外线，因此紫外线透入浅于长波红外线。人体角质层吸收紫外线，不吸收红光、短波红外线而使其透过。 石英玻璃不吸收紫外线，能使其透过，因此用以制作紫外线灯管及导子。绿玻璃吸收红外线和紫外线，用来做光疗的防护眼镜。 人体皮肤对光的透过 各种光线对皮肤的穿透能力不同，短波紫外线的有效穿透深度为0.01～0.1mm，相当表皮的浅层；中长紫外线的有效穿透深度为0.1～1.0mm，相当表皮的深层；可见光、短波红外线的有效穿透深度为1.0cm；长波红外线的有效穿透深度为0.05～1mm。 1）光的照度定律 被照物体单位面积上所接受的光的能量称为照度，照度随光源投射到被照物体的距离、入射线的角度而变化。 点状光源垂直照射物体时，物体表面的照度与光源距离的平方成反比，例如：照射距离增加一倍，照度减少至原来的1/4。距离增加至3倍，照度减至原来的1/9。 2）光化学效应 光化学效应，即光作用下发生的化学效应。在光疗中，紫外线、可见光引起的光化效应具有重要意义。 1、光分解改变 即在光作用下引起化学结构键的断裂，使物质分解的过程。例如，碘化钾在光作用下分解析出碘原子。人的视网膜中杆状细胞含有结合蛋白的视紫质，在光作用下分解为视黄醛和视蛋白，使杆状细胞除极化，产生神经冲动至视中枢，引起视觉。 2、光聚合作用 在光的作用下，相同元素聚合成大分子的过程，例如：紫外线将空气中的氧聚合成臭氧（O3)。又如短波紫外线照射使DNA链中两个胸腺嘧啶单体聚合成胸腺嘧啶二聚体。 3、光敏作用 即在光感性物质或光敏剂的参与下，完成原来不发生的光化反应的现象。例如：食用含光感性物质的植物（如灰菜、萝卜叶等）后受光照射，使通常情况下对日光无异常反应的皮肤，出现了日光性皮炎。临床上利用光敏作用治疗疾病，如口服或注射光敏剂再照射紫外线治疗白癜风、牛皮癣。 （三）、光疗法分类 1）红外线疗法 红外线是人的眼睛看不见的光线，用红外线治疗疾病的疗法为红外线疗法。波长为760nm至15mm之间。目前医疗用红外线分为二段，即短波红外线（760nm～1.5mm）、长波红外线（1.5～15mm）。 2）可见光疗法 可见光就是人眼能看到的光线。用可见光治疗疾病的方法为可见光疗法。可见光的波长为760～400nm，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光组成。可见光疗法包括红光、蓝光、蓝紫光及多光谱疗法。3）紫外线疗法 紫外线是光谱中位于紫光之外，波长小于紫光的不可见光线，波长为400～180nm，光量子能量高，有明显的光化学效应。紫外线的波段根据紫外线的生物学特点，将医用紫外线分三段：长波紫外线（UVA）400～320nm，中波紫外线（UVB）320～250nm，短波紫外线（UVC）250～180nm。太阳光中含有大量的紫外线，但大气层几乎将短波紫外线吸收殆尽，故辐射地面的只要长、中波紫外线，短波紫外线靠人工光源获得。4）激光疗法 激光是受激辐射光放大产生的光，又名莱塞（laser）。 处于低能级的原子受到外来光的照射，吸收了光子，低能级原子能量增大并跃迁到高能级上，在不受外界影响的情况下，原子自发的由高能级向低能级进行辐射跃迁并发射出光子。处于高能级原子受到光子照射而由高能级跃迁到低能级，同时发射光子的过程叫受激辐射。采用光学谐振腔的特殊装置，可使光子量保持足够高的密度，克服受激辐射的随机性，确保激光的定向性。 三、磁学 利用磁场作用以治疗疾病的方法称为磁疗法，亦称磁场疗法。按磁场的类型和作用方式，磁疗法分为静磁场疗法、动磁场疗法、磁针疗法、磁处理水疗法。 磁场疗法分类： 利用磁场作用以治疗疾病的方法称为磁疗法，亦称磁场疗法。按磁场的类型和作用方式，磁疗法分为静磁场疗法、动磁场疗法、磁针疗法、磁处理水疗法。 1）、静磁场疗法 利用恒定磁场治疗疾病的方法称为静磁场疗法。 2）动磁场疗法 利用动磁场治疗疾病的方法称为动磁场疗法。 3）磁针疗法 将敷磁与针刺相结合进行治疗。 4）磁处理水疗法 将经过磁场处理的水治疗疾病的方法称为磁处理水疗法。 四、声学目前临床主要应用超声波进行治疗有关疾病。 声学基础知识 1、超声波 人们能听到的声音是频率为16Hz～20kHz的声波。频率高于20kHz的声波，因超过人们的听阈，故称为超声波；频率低于16Hz的声波也不能引起人们有声音的感觉，则称为次声波。利用超声波治疗疾病的方法称为超声波疗法。通常用于治疗的超声波频率为800kHz。近年来，40kHz、1000kHz（1MHz）、3MHz、3.2MHz也常用于临床。 2、纵波与横波 超声波就是声波(机械波)的一种，只是频率比普通声波更高。声波在介质中传播时有纵波和横波之分。机械振动在介质中引起的波动是纵波还是横波，是由介质的弹性形变特性决定的。在气体和液体内部只能传播纵波，而在固体中既能传播纵波，又能传播横波。 3、声速与声阻 超声波传播速度只决定于介质的弹性、密度、温度等，而与波的振动频率无关。一般以固体的传播速度最快、液体次之、气体最小。在人体骨骼中的声速最大（3360m/s），软组织（脑、肝、肾、血液、脂肪）的声速平均为1500m/s。介质的密度与声速的乘积称为声阻抗或声阻。不同介质的声阻不同，有的还相差很大。石英声阻15.20（104rayls），颅骨声阻5.57（104rayls），软组织平均声阻1.52（104rayls），空气声阻非常小，只有0.00043（104rayls）。（注：1rayls[瑞利]＝1kg/m2s，为声阻的剂量单位） 4、反射与折射 当超声波射到不同介质的分界面时，由于不同介质的声阻不同，会发生反射与折射，即一部分声波被界面反射回原来介质中，其余部分将透过界面而进入第二种介质。两种介质的声阻差别越大，则反射越强。超声波传播在固体（或液体）介质与空气的分界面上时，因为两种介质的声阻相差很大，所以超声波几乎100%地被反射。超声波发生器的声头是用石英晶片制成的，由于石英声阻比空气声阻大很多，因此石英振动产生的超声波射向空气时，会被空气全部反射，故在超声治疗中特别要注意声头不能空载。而且超声治疗不宜用于胸腹部，因为这些部位的脏器中含气多，气体会对超声波产生强烈反射，治疗无效。 |
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