The Impact of Electromagnetic and Optical Radiation on Physical and Biological Systems

Abstract

Оскільки електромагнітне та оптичне випромінювання суттєво впливають на фізичні та біологічні системи, їхні функції в технологічному розвитку та взаємодії з навколишнім середовищем є важливими. Ця робота розглядає складний вплив радіації на матеріали та живі організми в різних умовах. Особливо актуальними для фізичних систем є досягнення в методах передачі енергії, зміни властивостей матеріалів та можливі застосування у відновлюваній енергетиці, медичній візуалізації та телекомунікаціях. Дослідження біологічних систем з урахуванням терапевтичного використання та потенційних ризиків враховує вплив на клітинну архітектуру, цілісність ДНК та метаболічну активність. Ця робота інтегрує реальні дані з теоретичними моделями, щоб встановити вплив радіації як на живі, так і на неживі організми; потім вона отримує висновки щодо відповідних рівнів радіації та місць, де потрібне регулювання. Цей міждисциплінарний метод забезпечує основу для майбутніх розробок та створення політики, тим самим закладаючи повне розуміння подвійної позиції радіації як технологічного посередника та потенційної екологічної небезпеки. Результати показують, що оптичне світло збільшує електропровідність напівпровідників, що свідчить про потенційні переваги для фотоелектричних систем. Оцінка біологічного пошкодження показує, що вищі дози опромінення збільшують пошкодження ДНК та загибель клітин. Безпечні межі радіаційного опромінення встановлюються на основі статистики впливу, з 2,5 Дж/см2 для ультрафіолетового випромінювання та 0,1 Гр для рентгенівського випромінювання.

Since electromagnetic and optical radiation significantly affect physical and biological systems, their functions in technological development and environmental interactions are essential. This work addresses the complicated effects of radiation on materials and living entities at different. Particularly pertinent to physical systems are advances in energy transfer techniques, changes to material properties, and possible applications in renewable energy, medical imaging, and telecommunication. Examining biological systems with an eye toward therapeutic uses and prospective risks takes into consideration effects on cellular architecture, DNA integrity, and metabolic activities. This work integrates real data with theoretical models to ascertain the impact of radiation on both living and nonliving entities; it then derives findings on appropriate radiation levels and where regulation is required. This interdisciplinary method provides the foundation for future developments and policy creation, thereby laying the whole understanding of radiation's dual position as a technological facilitator and a prospective environmental hazard. The results show that optical light increases the electrical conductivity of semiconductors, suggesting potential benefits for photovoltaic systems. Biological damage assessment reveals that higher radiation doses increase DNA damage and cell death. Safety limits for radiation exposure are established based on exposure statistics, with 2.5 J/cm² for UV radiation and 0.1 Gy for X-ray radiation.