Appunti VERIFICATO
Fisica Medica: Radiazioni Elettromagnetiche, Ottica e Fisica Nucleare (UD7 semestre filtro)
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Di cosa parla
- La radiazione elettromagnetica (EM) è un'onda trasversale composta da campi elettrici e magnetici perpendicolari, propagandosi nel vuoto e trasportando energia e impulso. È caratterizzata da frequenza (Hz), periodo (s), lunghezza d'onda (m) e velocità (c nel vuoto, v=c/n in un mezzo).
- L'intensità dell'onda è proporzionale al quadrato dell'ampiezza del campo elettrico.
- Lo spettro elettromagnetico classifica le radiazioni per frequenza/energia crescente:
- **Onde radio:** RM, terapie a radiofrequenza (non ionizzanti).
- **Microonde:** Diatermia, sterilizzazione, riscaldamento tissutale (non ionizzanti).
- **Infrarossi (IR):** Termografia, terapie per dolori muscolari (associati al calore, non ionizzanti).
- **Luce visibile:** Endoscopia, chirurgia laser (non ionizzante).
- **Ultravioletto (UV):** Sterilizzazione, terapia per psoriasi (UV-C debolmente ionizzante).
- **Raggi X:** Radiografia, TAC (ionizzanti, penetrazione profonda, assorbimento dipende dalla densità).
- **Raggi gamma (γ):** Radioterapia oncologica, PET (i più energetici, altamente ionizzanti).
- La natura quantistica della luce descrive la radiazione EM come 'pacchetti' discreti di energia chiamati fotoni, con energia E = hν e quantità di moto p = h/λ.
- L'effetto fotoelettrico e l'assorbimento selettivo nelle molecole biologiche (es. clorofilla, emoglobina) dimostrano la natura quantistica della luce.
- L'ottica geometrica è un'approssimazione valida per la luce come raggi rettilinei (quando λ è trascurabile), descrivendo riflessione (speculare/diffusa), rifrazione (Legge di Snell), riflessione interna totale e dispersione. Le lenti (convergenti/divergenti) formano immagini (reali/virtuali) e sono alla base di strumenti come il microscopio (semplice/composto).
- La radioattività è il processo di decadimento spontaneo di nuclei atomici instabili, che emettono particelle e/o radiazioni EM ad alta energia. Tipi principali: decadimento Alfa, Beta (meno e più), Gamma. È un processo statistico, descritto da attività, vita media e tempo di dimezzamento.
- L'interazione con i tessuti biologici distingue tra:
- **Radiazioni non ionizzanti:** (es. radio, microonde, IR, luce visibile) causano effetti termici o eccitazione elettronica, insufficienti a strappare elettroni.
- **Radiazioni ionizzanti:** (es. raggi X, gamma, particelle α/β, UV-C ad alta energia) hanno energia sufficiente per ionizzare atomi, creando radicali liberi e danneggiando strutture cellulari come il DNA. Interagiscono tramite effetto fotoelettrico, scattering Compton e produzione di coppie.
- La dosimetria quantifica gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti:
- **Dose Assorbita (D):** Energia depositata per unità di massa (Gray).
- **Dose Equivalente (H):** Pondera la dose assorbita per il tipo di radiazione (Sievert).
- **Dose Efficace (E):** Pondera la dose equivalente per la sensibilità dei tessuti (Sievert).