Trường điện từ - sóng điện từ trong y học.

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí

- Trang 1 -

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------

VÕ ĐÀI

Trường điện từ - sóng điện từ trong y học

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SƯ PHẠM VẬT LÝ

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí

- Trang 2 -

MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU...............................................................................................................................6

1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................................................6

2. Mục đích của đề tài ..............................................................................................................7

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................................7

4. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài .........................................................................................7

5. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................................8

6. Đóng góp của luận văn ........................................................................................................8

7. Cấu trúc và nội dung của luận văn .....................................................................................8

B. NỘI DUNG ...........................................................................................................................9

Chương I: SỰ RA ĐỜI LÍ THUYẾT ĐIỆN TỪ TRƯỜNG CỦA MAXWELL. ............9

1.1. Giới thiệu về nhà vật lý James Clerk Maxwell ............................................................9

1.2. Cơ sở xây dựng lí thuyết điện từ trường của Maxwell .............................................10

1.3. Những nghiên cứu thực nghiệm xác minh sự tồn tại của trường điện từ. ...............10

1.3.1. Thí nghiệm của Hertz khẳng định giả thuyết của Maxwell. ..............................10

1.3.2. Máy vô tuyến điện đầu tiên của Popov. ................................................................12

Chương II: GIẢ THUYẾT VÀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL VỀ TRƯỜNG

ĐIỆN TỪ ..................................................................................................................................13

2.1. Hai giả thuyết của Maxwell............................................................................................13

2.1.1. Giả thuyết thứ nhất. ..................................................................................................13

2.1.2. Giả thuyết thứ hai. ....................................................................................................13

2.2. Một số khái niệm cơ bản về trường điện từ. .................................................................13

2.2.1. Vectơ cường độ điện trường....................................................................................13

2.2.2. Vectơ điện cảm và vectơ phân cực điện. ...............................................................13

2.2.3. Vectơ cảm ứng từ......................................................................................................14

2.2.4. Vectơ cường độ từ trường và vectơ phân cực từ. .................................................14

2.2.5. Dòng điện dẫn và mật độ dòng điện dẫn. ..............................................................15

2.2.6. Dòng điện dịch và mật độ dòng điện dịch. ............................................................15

2.3. Hệ thống các phương trình trường điện từ....................................................................15

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí

- Trang 3 -

2.3.1. Phương trình Maxwell - Faraday............................................................................15

2.3.2. Phương trình Maxwell - Ampere............................................................................16

2.3.3. Định lí Ostrogradsky - Gauss đối với điện trường: ..............................................16

2.3.4. Định lí Ostrogradsky - Gauss đối với từ trường: ..................................................16

2.3.5. Hệ phương trình Maxwell. ......................................................................................16

2.3.5.1. Hệ phương trình Maxwell thứ nhất. ................................................................17

2.3.5.2. Hệ phương trình Maxwell thứ hai. ..................................................................17

2.4. Tính tương đối của trường điện từ. ................................................................................17

Chương III: CÁC TÍNH CHẤT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ VÀ THANG SÓNG ĐIỆN

TỪ .............................................................................................................................................21

3.1. Sóng điện từ.....................................................................................................................21

3.1.1. Khái niệm. ................................................................................................................21

3.1.2. Tính chất. ..................................................................................................................21

3.2. Phương trình truyền sóng điện từ. ................................................................................21

3.3. Sóng điện từ là sóng ngang - Đồ thị sóng điện từ.......................................................22

3.3.1. Sóng điện từ là sóng ngang ....................................................................................22

3.3.2. Đồ thị sóng điện từ. .................................................................................................24

3.4. Năng lượng và năng thông sóng điện từ. .....................................................................24

3.4.1. Năng lượng sóng điện từ.........................................................................................24

3.4.2. Năng thông sóng điện từ. .........................................................................................25

3.5. Thang sóng điện từ. ........................................................................................................26

Chương IV: SÓNG ĐIỆN TỪ TRONG Y HỌC.................................................................28

4.1. Sóng vô tuyến...................................................................................................................28

4.1.1. Tính chất. ...................................................................................................................28

4.1.2. Hướng điều trị. ..........................................................................................................28

4.1.2.1. Điều trị thẩm mỹ................................................................................................28

4.1.2.2. Sóng vô tuyến có tác dụng giúp làm hạ huyết áp ..........................................29

4.1.2.3. Điều trị sẹo hoặc mụn trứng cá bằng tần số sóng vô tuyến.........................30

4.1.2.4. Phương pháp cắt amiđan bằng máy Coblator ................................................31

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí

- Trang 4 -

4.1.2.5. Điều trị ung thư gan bằng sóng cao tần ..........................................................32

4.1.2.6. Điều trị viêm gân mãn tính bằng sóng vô tuyến ............................................32

4.1.2.7. Điều trị chứng viễn thị bằng sóng vô tuyến ...................................................33

4.1.3. Tác hại của sóng vô tuyến tần số thấp đối với cơ thể người. ...............................34

4.2. Tia T. .................................................................................................................................38

4.2.1. Tính chất. ..................................................................................................................38

4.2.2. Hướng điều trị. ..........................................................................................................38

4.3. Tia hồng ngoại..................................................................................................................39

4.3.1. Tính chất. ..................................................................................................................39

4.3.2. Hướng điều trị..........................................................................................................39

4.4. Ánh sáng khả kiến. .........................................................................................................40

4.4.1. Tính chất. ..................................................................................................................40

4.4.2. Hướng điều trị..........................................................................................................41

4.4.2.1. Điều trị mụn trứng cá. .......................................................................................41

4.4.2.2. Điều trị viêm mũi dị ứng. .................................................................................42

4.5. Tia tử ngoại.......................................................................................................................43

4.5.1. Tính chất. ..................................................................................................................43

4.5.2. Phân loại ..................................................................................................................43

4.5.3. Nguồn tạo ra tia tử ngoại ........................................................................................44

4.5.3.1. Ánh sáng mặt trời ............................................................................................44

4.5.3.2. Đèn tử ngoại hơi thủy ngân .............................................................................44

4.5.4. Hướng điều trị..........................................................................................................45

4.5.4.1. Phát triển khả năng điều trị ung thư. ...............................................................45

4.5.4.2. Khử trùng - Diệt khuẩn.....................................................................................45

4.5.4.2.1. Khái niệm liều sinh học tử ngoại. ............................................................45

4.5.4.2.2. Phương pháp đo LSH. ..............................................................................45

4.5.4.2.3. Điều trị một số bệnh ngoài da và bệnh về xương...................................46

4.5.4.3. Tác dụng đối với hệ thần kinh. .......................................................................47

4.5.5. Tác dụng phụ của tia tử ngoại................................................................................47

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí

- Trang 5 -

4.5.5.1. Tia tử ngoại ảnh hưởng xấu đến da con người. .............................................47

4.5.5.2. Tia tử ngoại tác động đến tế bào......................................................................48

4.5.5.3. Ảnh hưởng của tia tử ngoại đến mắt và cách phòng tránh. ..........................49

4.6. Tia Ronghen (Tia X). .....................................................................................................49

4.6.1. Tính chất. ..................................................................................................................49

4.6.2. Hướng điều trị ..........................................................................................................50

4.6.2.1. Máy chụp X-quang............................................................................................50

4.6.2.1.1. Máy chụp X-quang là gì?.........................................................................50

4.6.2.1.2. Phương thức hoạt động của máy chụp X-quang kỹ thuật số ................50

4.6.2.2. Máy chụp cắt lớp ...............................................................................................53

4.6.2.3. Xạ trị bằng tia X đối với bệnh ung thư ...........................................................53

4.6.2.4. Lịch sử phát triển hệ thống điều trị bằng tia X tại bệnh viện Đa khoa Đà

Nẵng - TP Đà Nẵng.........................................................................................................54

4.6.3. Tác dụng phụ của tia X. ..........................................................................................55

4.7. Tia gamma. ......................................................................................................................56

4.7.1. Tính chất. ...................................................................................................................56

4.7.2. Hướng điều trị: Phẫu thuật bằng dao Gamma .......................................................56

4.7.2.1. Khái niệm. ..........................................................................................................56

4.7.2.2. Lịch sử phát triển của phương pháp xạ phẫu bằng tia gamma ...................56

4.7.2.3. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................57

4.7.2.4. Ưu và nhược điểm của phương pháp xạ phẫu bằng tia gamma ..................59

4.7.3. Tác dụng phụ của tia gamma....................................................................................60

C. KẾT LUẬN .........................................................................................................................61

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................62

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí

- Trang 6 -

A. MỞ ĐẦU.

1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Vật lý là một bộ môn khoa học nghiên cứu về các quy luật vận động của tự nhiên, từ

thang vi mô (các hạt cấu tạo nên vật chất) cho đến thang vĩ mô (các hành tinh, thiên hà

và vũ trụ). Đối tượng nghiên cứu chính của vật lý hiện nay bao gồm vật chất, năng

lượng, không gian và thời gian. Bên cạnh các dạng vận động cơ bản của vật lý như: vận

động cơ học, vận động nhiệt, vận động hấp dẫn và vận động nguyên tử thì vận động

điện từ đóng một vai trò quan trọng trong vật lý.

Ngành điện từ học là ngành vật lý nghiên cứu và giải thích các hiện tượng điện, hiện

tượng từ, và mối quan hệ giữa chúng. Ngành điện từ học là sự kết hợp của điện học và

từ học bởi điện và từ có mối quan hệ mật thiết với nhau. Trong vùng không gian có từ

trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy, và

sự biến thiên theo thời gian của điện trường cũng làm xuất hiện một từ trường biến

thiên. Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian,

chúng cùng biến đổi trong một trường thống nhất gọi là điện từ trường. Các tương tác

điện và tương tác từ gọi chung là tương tác điện từ. Lực xuất hiện trong các tương tác

đó là lực điện từ, một trong bốn loại tương tác cơ bản của tự nhiên (bên cạnh tương tác

hấp dẫn, tương tác mạnh và tương tác yếu).

Năm 1856 và 1864, nhà vật lí James Clerk Maxwell đã công bố hai công trình “Về

những đường sức từ của Faraday” và “Lí thuyết động lực về điện từ trường” đánh dấu

sự ra đời của thuyết điện từ - một bước ngoặt lớn cho toàn nhân loại. Ông cũng khám

phá ra rằng luồng ánh sáng và dòng điện cùng di chuyển với cùng một vận tốc, ám chỉ

mối liên hệ mật thiết giữa quang tử (là chất vô thể) với điện tử, từ đó đưa ra một giả

thuyết: ánh sáng cũng là sóng điện từ. Những phương trình điện từ nổi tiếng của ông là

tiền đề quan trọng cho sự ra đời lí thuyết về trường điện từ - một bước tiến lớn trong

khoa học kĩ thuật ngày nay.

Trong xã hội ngày nay, sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật giúp đời sống sinh hoạt của