El ojo humano puede considerarse un sistema óptico (conjunto de superficies que separan medios con diferente índice de refracción), que permite formar la imagen de objetos exteriores en el plano de la retina. En cierto modo podemos asimilar el ojo humano a una cámara fotográfica convencional, en la que el plano en el que se sitúa el sensor de imagen (o la película fotográfica, en el caso de las cámaras más antiguas) se corresponde con la retina. La córnea y el cristalino son los dos componentes ópticos del ojo humano que modifican las trayectorias de la luz haciendo que la imagen se forme en el plano retiniano, como hacen las lentes que constituyen el objetivo de una cámara fotográfica. Entre la córnea y el cristalino hay una sustancia líquida llamada humor acuoso. Antes del cristalino tenemos el iris, cuya abertura central (pupila) puede variar de tamaño, lo que permite regular la cantidad de luz que entra en el ojo. El humor vítreo es una sustancia gelatinosa que ocupa el 80% del globo ocular: toda la zona comprendida entre el cristalino y la retina. La zona de la retina que permite una visión con el máximo detalle o resolución se conoce con el nombre de fóvea. Las señales producidas cuando la luz actúa sobre los pigmentos existentes en los fotorreceptores de la retina salen del ojo por medio del nervio óptico, que agrupa alrededor de un millón de fibras para cada retina.
Ionizacion de los
fluidos
La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas. Una onda electromagnética es una forma de transportar energía (por ejemplo, el calor que transmite la luz del sol).
Rediaciones
no ionizantes
Son aquellas que no poseen suficiente energía para arrancar un electrón del átomo, es decir, no son capaces de producir ionizaciones. Se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Radiaciones electromagnéticas. A este grupo pertenecen las
radiaciones generadas por las líneas de corriente eléctrica o por campos
eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia,
utilizadas por las emisoras de radio y las microondas utilizadas en
electrodomésticos y en el área de las telecomunicaciones.
Radiaciones
ópticas. Pertenecen a este grupo los rayos infrarrojos, la luz visible y la
radiación ultravioleta.
Radiaciones
ionizantes
Corresponden a las radiaciones de mayor energía (menor longitud de onda) dentro del espectro electromagnético. Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de los átomos con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones. (Flügge, 1956)
Elementos basicos
de la fisica nuclear
Generalizado
Las partículas fundamentales son el electrón, el protón y el neutrón, ya
que son necesarias y suficientes para construir un modelo atómico aceptable y
satisfactorio.
Electrón
· Masa muy pequeña,
despreciable respecto a la de las otras partículas.
· Carga eléctrica negativa.
Protón
· Masa muy grande, unas dos
mil veces la del electrón.
· Carga eléctrica positiva
de igual valor que la del electrón.
Neutrón
· Masa muy grande, similar a
la del protón.
· No tiene carga eléctrica (Flügge, 1956)
Constitucion del
atomo y modelos atomicos
La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la existencia
de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran
en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con
carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de
perturbaciones externas es eléctricamente neutro.
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los
neutrones que no poseen carga eléctrica.
El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos están
comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la
misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la
letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en
un núcleo atómico se le llama número másico y se designa por la letra "A".
Por ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: 1H1.
Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica
hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han
surgido diversos módelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura
del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:
a) El Modelo de Thomson.
Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del
electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que
los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era
eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de
fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento
de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford
demostraron la inexactitud de tales ideas.
b) El Modelo de Rutherford.
Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del
núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo
se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los
electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos
poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga
eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando
que el átomo sea eléctricamente neutro.
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los
electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón
terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el
núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su
discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo
que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.
c) El Modelo de Bohr.
El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), postula que los
electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los
electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan
diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía
superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su
nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida
( por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado
con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.
d) Modelo Mecano - Cuántico.
Se inicia con los estudios del físico francés Luis De Broglie, quién
recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Según De Broglie, una partícula con
cierta cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el
electrón tiene un comportamiento dual de onda y corpúsculo, pues tiene masa y
se mueve a velocidades elevadas. Al comportarse el electrón como una onda, es
imposible conocer en forma simultánea su posición exacta y su velocidad, por lo
tanto, sólo existe la probabilidad de encontrar un electrón en cierto momento y
en una región dada en el átomo, denominando a tales regiones como niveles de
energía. La idea principal del postulado se conoce con el nombre de Principio
de Incertidumbre de Heisenberg, el cual en estricto rigor indica que
"variables canónicamentes conjugadas no pueden determinarse
simultáneamente con una precisión mejor que Image.
Radiacion y
radiobiologia
La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en
cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas.
Una
onda electromagnética es una forma de transportar energía (por ejemplo, el
calor que transmite la luz del sol).
Las ondas o radiaciones
electromagnéticas se pueden clasificar en:
Radiación no ionizante: No tienen
la suficiente energía como para romper los enlaces que unen los átomos del
medio que irradian (ondas de radio y TV, microondas, luz visible, etc.).
Radiación ionizante: Tienen suficiente energía como para producir
ionizaciones de los átomos del medio o materia que es irradiado. Van desde los
rayos X hasta la radiación cósmica.
La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen
en los seres vivos tras la absorción de energía procedente de las radiaciones
ionizantes.
Las dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos
biológicos de las radiaciones ionizantes son:
Protección Radiológica: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en
todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
Radioterapia: Utilización de las radiaciones ionizantes principalmente en
neoplasias, preservando al máximo los órganos críticos (tejido humano sano). (Flügge, 1956)
Origenes de las
radiaciones ionizantes
Constituyen el fondo radiactivo natural que puede provenir de tres causas:
Espacio exterior (radiación cósmica): Llegan a la Tierra cada segundo
(protones (86%) y partículas alfa (12%)). Puesto que la atmósfera absorbe
parcialmente las radiaciones, el fondo natural debido a esta causa varía con la
altitud, de tal modo que es menor a nivel del mar que en lo alto de una
montaña. Para el promedio mundial, la radiación cósmica supone un 10% de la
dosis.
Corteza
terrestre: Supone un 14% de la dosis promedio mundial.
Organismo humano:
Principalmente isótopos de carbono y potasio, contribuyen aproximadamente el
52% de la dosis promedio mundial.Se deben a la exposición a diversas fuentes de
origen no natural, como son: exploraciones radiológicas con fines médicos
(fuente mayoritaria, dan lugar a unas dosis sobre la población semejantes a la
radiación cósmica), viajes en avión (en este caso, la mayor dosis de radiación
cósmica que se recibe son el vuelos a gran altura), etc.
La radiactividad es un fenómeno
físico por el cual algunos cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos,
emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas,
ionizar gases, producir fluorescencia, etc.
Es uno de los grandes descubrimientos del hombre contemporáneo y, a la par que se fueron conociendo sus efectos, también se descubrieron aplicaciones de gran utilidad, ya que las sustancias radiactivas o los instrumentos emisores de radiaciones ionizantes resultan insustituibles en medicina, agricultura, industria, ciencias de la tierra, biología y otras muchas ramas.
La emisión de radiaciones ionizantes es una característica común a muchos átomos en cuyo núcleo el número de neutrones resulta escaso o excesivo, lo que les hace inestables (radiactivos), por lo que sus ligaduras nucleares se transforman buscando configuraciones más estables, a la vez que se libera energía, asociada a la radiación emitida.
Tipos de radiaciones
Según su interacción con la materia:
Alfa: Con capacidad limitada de penetración en la materia pero mucha intensidad energética.
Beta: Algo más penetrantes pero menos intensas que las radiaciones alfa.
Gamma: Es la radiación más penetrante de todas. (Flügge, 1956)
Radioaciones: naturaleza y propiedades Las radiaciones electromagnéticas se caracterizan por la existencia en cada punto del espacio en que se transmiten de un campo eléctrico y un campo magnético relacionados entre sí. Las ondas electromagnéticas presentan una variación periódica que se propaga en el vacío a una velocidad de 300.000 km/seg.
La radiación electromagnética es portadora de una cantidad de energía y presenta características específicas según la banda de frecuencias (o longitud de onda) en que se halle inscrita. La radiación electromagnética puede propagarse sin un soporte material, es decir, viajar por el vacío. (Flügge, 1956)
Radioactividad
La radiactividad natural procede de la transformación de los materiales radiactivos que componen la corteza terrestre y de las radiaciones procedentes del espacio exterior, que constituyen la radiación cósmica. Esto significa que existe un fondo radiactivo natural desde que se creó nuestro planeta y al que estamos perfectamente adaptados; incluso nuestro propio cuerpo posee ciertos compuestos radiactivos como el potasio-40 (K40) y el carbono-14 (C14) y por término medio la radiactividad de nuestro cuerpo se cifra en unos 12.000 Bq. Además existen otros elementos radiactivos de origen artificial, es decir, creados por el ser humano, para ser empleados en actividades tan diversas como la medicina, la industria o la investigación, que son el origen de la radiactividad artificial.
La radiación alfa consiste en la emisión de 2 protones y 2 neutrones en una única partícula: partícula alfa.
La radiación beta está formada por electrones, que aparecen como consecuencia de la desintegración de un neutrón. La radiación gamma está compuesta por fotones, que carecen de carga y de masa y proceden del ajuste de un núcleo excitado.
Rayos X
Los rayos X son una forma de
radiación electromagnética, similares a la luz visible. Sin embargo, a
diferencia de la luz, los rayos X tienen una mayor energía y pueden pasar a
través de la mayoría de los objetos, incluyendo el cuerpo. Los rayos X médicos
se utilizan para generar imágenes de los tejidos y las estructuras dentro del
cuerpo. Si los rayos X que viajan a través del cuerpo también pasan a través de
un detector de rayos X al otro lado del paciente, se formará una imagen que
representa las “sombras” formadas por los objetos dentro del cuerpo. Un tipo de
detector de rayos X es la película fotográfica, aunque existen muchos otros
tipos de detectores que se utilizan para producir imágenes digitales. Las imágenes de rayos X que resultan de este proceso se llaman radiografías. (Guyton A. , 2005)
Estructura y generacion del tubo de Coolidge
En 1913, William coolidge realizó varias mejoras al tubo de crookes. El tubo de coolidge, también conocido como «tubo de cátodo caliente», ha estado en uso desde entonces con algunas modificaciones sobre el diseño básico. Funciona en un alto vacío, de unos 10−4 pa, o 10−6 torr y los electrones son generados por emisión termoiónica en un filamento de wolframio —el cátodo— calentado por una corriente eléctrica. El haz de electrones emitido por el cátodo es acelerado aplicando una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo; al colisionar con el ánodo, los electrones producen rayos x por los mismos procesos que en el tubo de crookes. El tubo de rayos x consta de un cátodo, cuya función es emitir electrones hacia el ánodo. En los tubos modernos, el cátodo es un filamento, habitualmente de wolframio, calentado por medio de una corriente eléctrica de unos pocosamperios. Una porción de los electrones que circulan por le filamento se desprenden debido al efecto termoiónico. El haz de electrones emitido por el cátodo se acelera mediante una fuente de alto voltaje alterna —por ejemple, entre los 30 y 150 kv— para mejorar el rendimiento de los tubos de rayos x y evitar que la corriente fluya hacia el cátodo y destruya el filamento durante el ciclo de voltaje inverso se usan rectificadores.
Estructura y generacion del tubo de Coolidge
En 1913, William coolidge realizó varias mejoras al tubo de crookes. El tubo de coolidge, también conocido como «tubo de cátodo caliente», ha estado en uso desde entonces con algunas modificaciones sobre el diseño básico. Funciona en un alto vacío, de unos 10−4 pa, o 10−6 torr y los electrones son generados por emisión termoiónica en un filamento de wolframio —el cátodo— calentado por una corriente eléctrica. El haz de electrones emitido por el cátodo es acelerado aplicando una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo; al colisionar con el ánodo, los electrones producen rayos x por los mismos procesos que en el tubo de crookes. El tubo de rayos x consta de un cátodo, cuya función es emitir electrones hacia el ánodo. En los tubos modernos, el cátodo es un filamento, habitualmente de wolframio, calentado por medio de una corriente eléctrica de unos pocosamperios. Una porción de los electrones que circulan por le filamento se desprenden debido al efecto termoiónico. El haz de electrones emitido por el cátodo se acelera mediante una fuente de alto voltaje alterna —por ejemple, entre los 30 y 150 kv— para mejorar el rendimiento de los tubos de rayos x y evitar que la corriente fluya hacia el cátodo y destruya el filamento durante el ciclo de voltaje inverso se usan rectificadores.
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