Φυσικές αρχές αλληλεπίδρασης ακτινοβολίας με την ύλη Α.Κ.Κεφαλάς Ινστιτούτο θεωρητικής και φυσικής Χημείας, Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών, Β.Κων/νου 48 Αθήναι, 11635

Οργάνωση ομιλίας  Φυσικές αρχές  Κυματική εξίσωση  Κυματάνυσμα  Πυκνότητα καταστάσεων  Κβαντομηχανική  Ύλη-Άτομα-Μόρια -βιολογική ύλη  Ηλεκτρονικά-περιστροφικά φάσματα  Συντονισμός  Καταστροφικές, μη καταστροφικές διαδικασίες.

Κύματα

Η κυματική εξίσωση

Γενική λύση της κυματικής εξίσωσης

(συχνότητα, περίοδος)

Χωρική λύση (μήκος κύματος,κυματάνυσμα)

Αντίστροφος χώρος

Πυκνότητα καταστάσεων (Density of states) Αριθμός ταλαντώσεων =αριθμός καταστάσεων

Συμβολή κυμάτων

Συμβολή ηλεκτρονίων → κινούμενη μάζα είναι κύμα → μήκος κύματος και κυματάνυσμα

Κινούμενη μάζα=κύμα (De Broglie)

Κυματική εξίσωση

Εξίσωση του Schrödinger

Κβαντομηχανική σωματιδίων

Κβαντομηχανική φωτονίων Η ενέργεια των φωτονίων είναι διακριτή

Γενική λύση της κυματικής εξίσωσης

Ενεργειακό φάσμα κύματος-σωματιδίου ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΙΑΚΡΙΤΕΣ

Ενεργειακό φάσμα ατόμων

Δομή της Ύλης-Άτομα ΥΔΡΟΓΟΝΟ Η ΗΛΙΟ He ΑΝΘΡΑΚΑΣ C

Δομή της Ύλης-ΜΟΡΙΑ C-H

Δομή της Ύλης-ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΥΛΗ-DNA

Μοριακές κινήσεις Ταλάντωση Περιστροφή

Ενεργειακές στάθμες μορίων C-H ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΟΝΗΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΟΠΤΙΚΗ-UV ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΑ( MHZ-GHZ)

Αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μόρια C-H ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΟΝΗΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΟΠΤΙΚΗ-UV ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΑ( MHZ-GHZ)

Αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με άτομα Ηλεκτρονικές καταστάσεις ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΙΑΚΡΙΤΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ=ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Συντονισμός με ηλεκτρονιακές καταστάσεις ατόμων

Συντονισμός μικροκυματικής ακτινοβολίας με περιστροφικές ενεργειακές καταστάσεις RESONANCE

Συντονισμός μικροκυματικής ακτινοβολίας με περιστροφικές ενεργειακές καταστάσεις

Αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με βάσεις DNA ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ

Υπεριώδης ακτινοβολία Θραύση χημικών δεσμών

Καταστροφική-μη καταστροφική αλληλεπίδραση

SEM images of Cytosine irradiated at 157 nm at 1pW/cm 2 AFM images of Adenine irradiated at 17.6 THz

Συμπεράσματα  Η αλληλεπίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας-φως με την ύλη ερμηνεύεται μόνο με την κβαντομηχανική.  Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία-φως μεταφέρει ενέργεια στις ηλεκτρονικές δονητικές και περιστροφικές καταστάσεις της ύλης.  Η μεταφορά ενέργειας μπορεί να είναι καταστροφική (θράυση δεσμών) η μη καταστροφική (απλή διέγερση).  Η υπεριώδης ακτινοβολία κάτω από 170 nm είναι καταστροφική για την βιολογική ύλη γιατί θραύει δεσμούς με πιθανότητα 100%.

Αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με άτομα Ηλεκτρονικές καταστάσεις ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΙΑΚΡΙΤΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ=ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Συντονισμός ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με σωματίδιο σε «κουτί»

Συντονισμός με περιστρεφόμενα άτομα

Σύμφωνη ακτινοβολία