Билеты по биомедицинская физике с ответами. билеты физика. . Так как sqrt E то
 Скачать 0.9 Mb.
|
|
v образуют взаимно перпендикул тройку векторов. При распростр волны вектора В и Евсегда изменяются в пространстве одинаково, описывая одинак по форме кривые, ново взаимно перпендик плоскостях. Поэтому достаточно знать, как измен в пространстве один из этих векторов, поведение другого будет аналогич. Поляризация ЭМ волны зависит от поведения ее электрического и магнитного полей в пространстве при распростр волны и определяется видом той кривой, которую описывает электрический вектор Е волны за один период колебания в плоскости наблюдения Плоскость наблюдения – это плоскость, перпендик направлению распростр волны, при этом свет должен распространяться к наблюдателю. Магнитный вектор В волны описывает в плоскости наблюдения такую же по форме кривую, что и вектор Е нов перпендикулярном ему направлении. 1. Линейная (плоская) поляризация в процессе распространения волны вектор Е колеблется водной и той же пространственной плоскости, кот назыв плоскостью колебаний вектора. Проекция вектора Е на плоскость наблюдения будет иметь вид отрезка прямой линииПлоскость колебания магнитного вектора волны будет ┴ плоскости колебаний вектора Е. 2. Круговая (циркулярная) поляризация - вектор Е за один период волны делает полный оборот вокруг направления распрострен волны, при этом его длина остается постоянной. В плоскости наблюдения проекция вектора Е описывает круг. Если вектор вращается по часов стрелке, то поляризация назыв правой круговой, а если против толевой. Эллиптическая поляризация - вектор Е за один период волны тоже делает полный оборот вокруг направления распространения волны, но при этом величина вектора Е изменяется таким образом, что конец его описывает в плоскости наблюдения эллипс. Полностью поляризованный свет можно с помощью специальных поляризационных приборов (компенсаторов и фазовых пластинок) преобразовать без уменьшения интенсивности из одной формы в другую. Естественный свет испускается обычными источниками явл неполяризованным. Его можно рассматривать как совокупность множества линейно-поляризованных волн с одинаковыми амплитудами и всеми возможными ориентациями вектора Ев плоскости наблюдения. По своим поляризационым свойствам такой свет отличается и от линейно-поляризованного и от циркулярно-поляризованного света. Частично поляризован свет рассматривается как совокупность линейно-поляризованного и естественного света или как совокупность множества линейно-поляризованных волн с различными направлениями колебаний вектора Е, амплитуда которого неодинакова в различных направлениях. Поэтому концы этих векторов лежат не на окружности, а на эллипсе. Поэтому для количественного описания частично поляризованного света вводится специальный параметр степень поляризации p (0- 1). p=I max -I min / I max +I min (0 -естественный свет Imax=Imin; линейно поляризованный свет, Imin=0; частично поляризованный свет. При падении ЭМ волны на границу раздела двух диэлектриков возникают отраженная и преломленная волны, подчиняющиеся законам отражения и преломления. Если падающий свет не поляризован, то отражённая и преломлённая волны будут поляризованы частично. Степень их поляризации будет зависеть от угла падения α: по мере его увеличения степень поляризации отраженного света растёт и при определённом угле падения αБр , называемом углом Брюстера (углом полной поляризации) отраженная волна будет полностью линейно поляризована так, что ее электрический вектор будет перпендикулярен плоскости падения (и параллелен плоскости раздела сред. Угол Брюстера: tg брюст = n2/n1, где n1 и n2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред. Преломлённая волна будет всегда поляризована частично, причем max составляющая ее электрического вектора будет параллельна плоскости падения. Двулучепреломление широко используется для создания прозрачных поляризационных призм, осн задача кот сост в том, чтобы пропустить через кристалл только одну из линейно поляризованных волн и не пропустить другую. Призма Николя это поляризатор из исландского шпата, имеющего наибольшую известную разность показателей преломления обыкн и необыкн волне Обыкновенный луч падает на склейку из оптич более плотной среды на менее плотную (no > б. При таких усл возможно полное внутреннее отражение света. Необыкнов луч падает из оптически менее плотной среды на более плотную (ne < б) и практически полностью проходит через склейку. В результате через призму Николя проходит всегда только линейно поляризованный свет Для поглощающих анизотропных кристаллов характерно различие в показателях поглощения для обыкн и необыкн волн (о ≠ ke ). Зав-ть показателя поглощ света от поляризации волны назыв дихроизмом поглощения. Благодаря этому обыкн и необыкн волны в поглощающих кристаллах затухают по-разному, и можно подобрать такую толщину кристалла x, что одна из этих волн практически полностью поглотится кристаллом, а другая волна выйдет из него. В рез-те через такой кристалл пройдет только линейно поляризованная волна, плоскость колебаний которой параллельна плоскости пропускания этого поляризатора. Примером сильно дихроичного кристалла является турмалин(поглощает обыкн луча необыкн луч проходит) Наиб дихроизмом облад искусств выращив кристалл герапатит(пропускает только линейно поляризованный свет. Эти кристаллы могут покрывать большие площади, образуя поляризаторы–поляроиды. Если на поляризатор падает естественный свет, то после прохождения поляризатора он становится линейно поляризованным, причем плоскость колебаний электрического вектора прошедшей волны будет всегда параллельна плоскости пропускания поляризатора, при этом интенсивность волны уменьшится min в 2 раза Iпрош=1/2I 0. При падении на поляризатор линейно поляризованной волны, плоскость колебания светового вектора Е этой волны составляет с плоскостью пропускания АА1 поляризатора угол Поляризатор пропускает только лин поляриз волну, плоскость колебаний светового вектора кот параллельна плоскости пропускания поляризатора. Амплитуда этой составляющей равна проекции Е на плоскость пропускания АА1 Епрош. = Е cos. Закон Малюса: Iпрош = I 0 cos 2 – Если на поляризатор падает линейно поляризованный свет, то интенсивность прошедшего через него света пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостью пропускания поляризатора (АА1) и плоскостью колебания вектора Е падающей волны. 2.Элетрокардиостимуляция– метод, с помощью кот на какой-либо участок сердечной мышцы наносят внешние электрические импульсы, вырабатываемые искусств водителем ритма,в рез-те чего происходит сокращение сердца.ЭКС используют для лечения и профилактики нарушений ритма и проводимости. Временная элетрокардиостимуляция – при острых клинических ситуациях. Под рентгеновским контролем осторожно продвигают электрод для ЭКС и устанавливают его в ПП или в ПЖ. Напряжение стимулирующего тока обычно В. Постоянная элетрокардиостимуляция осуществ с помощью портативных кардиостимуляторов, имплантир подкожно в подключичной области больным с различными формами брадикардии или высоким риском возникновения асистолии. Дефибрилляция – воздействие на сердце мощным одиночн импульсом тока, длительностью и мс, кот примен приостановке сердца, либо при нерегулируемой аритмии. Один электрод под лопатку, другой - на грудь вобл сердца. Напряж 5-7 кВ, сила тока А. При провед дефибрилляции на обнаж сердце напряж меньше - 2,5 кВ. Мощный кратковрем импульс тока вызыв одноврем сокращ всех мышеч волокон миокарда. 3. При высок напряжениях на рентген трубке на фоне сплошного спектра тормозного рентгеновского излучения появляются узкие линии, которые соответствуют характеристическому излучению. Оно возникает из-за выбивания электронов из внутренних оболочек атомов (эффект Оже. Спектр хар излуч состоит из отдельных групп узких линий, образующих спектральный серии, которые соответствуют переходам электронов с верхних слоёв на одну и туже внутреннюю оболочку атомов(K,L,M,N)Частоты v линий хар излуч завис от порядк номера Z по закону Мозли: А, где Аи В постоянные, завис от вида серии. Хар спектры атомов не зависят от хим окружения и всегда одинаковы для данного вида атомов. На этом основан рентгеновский спектральный анализ – по измерен частотам излучения образца определяют его элементный состав на основ соотнош. 4. Согласно закону Старлинга, сила, развиваемая при сокращении сердца, пропорциональна начальной длине волокон миокарда. Работа сердца складывается из работы левого и правого желудочков А=А л +А пр ; А пр =0,2А л ; А=1,2А л Работа левого желудочка при выбросе крови в аорту затрачивается на преодоление сил давления крови в сосудистой системе (статический компонент А ст ) и на сообщение крови Е кин Статический компонент А ст =P ср *V с =0,8Дж, где Р ср – ср давл крови в аорте Р ср =100мм.рт.ст. =13,3кПа; V c – систолич объем крови в покое V c =60мл=6*10 -5 м 3 Кинетический компонент А кин =mv 2 /2=( pV c Дж, где р – плотность крови (=1,05*10 -3 кг/м 3 ); v – линейная скорость крови в аорте (=0,5 м V c – систолич объём крови в покое. Работа сердца заодно сокращение А (P ср *V с + ( pV c v 2 )/2))= Дж. Работа за сутки Дж. Средняя мощность сердца за время одного сокращения А систолы =1/0,3Дж=3,3Вт. 5. Z = *υ =Z/v=1,59*10 6 /1500=1060 кг/м3 6. P=D/d=2,7*10 -5 /9*10 -7 =30см/с Билет 11 1. Между молекулами реальной жидкости всегда существуют силы взаимодействия, которые при её течении проявляются как силы трения, направл по касательной к пов-ти перемещающихся слоев – внутр трение, или вязкость жидкости. Наличие сил внутр трения приводит к тому, что разные слои жидкости движутся с разными скоростями. Сила трения между слоями жидкости пропорциональна площади соприкосновения слоёв жидкости и градиенту скорости (скорости сдвига. Определяется формулой Ньютона F тр =ηSdv/dx, где η – коэф. внутр трения или динамическая вязкость. Единица вязкости Пас, внесистемная – пуаз (10П=1Па*с). С увеличением температуры вязкость уменьшается. Ньютоновские жидкости – вязкость η не зависит от условий течения (градиента скорости, давления, но зависит от температуры. Вода (η=1сантипуаз), однородные жидкости, гомогенные низкомолекулярные раств-ли. Неньютоновские – вязкость зависит от градиента скорости, давления – неоднородные жидкости (кровь, суспензии, эмульсии. Объём вязкой жидкости, ламинарно протекающей по участку гладкой трубы длиной L и радиусом r за время t, определяется формулой Пуазейля: V=(πr 4 (P 1 -P 2 )t)/(8ηL) –объём жидкости протекающей через трубку за время t; Q=V/t=(πr 4 (P 1 -P 2 )/(8ηL) – объёмная скорость течения жидкости Х) – гидравлическое сопротивление трубы Формула Гагена-Пуазейля Х (по аналогии с законом Ома. При последовательном соединении сосудов общее сопротивление определяется суммой гидравлических сопротивлений их отдельных участков Х=Х 1 +Х 2 +…+Х n ,а при параллельном ветвлении сосудистого русла 1/Х=1/Х 1 +1/Х 2 +…1/Х n . Вискозиметры – приборы для определения вязкости биологических жидкостей. Метод Стокса (метод падающего шарика сила тяжести F=mg=4/3πr 3 pg; сила Архимеда ж сила трения F тр =6πηrv. При достижении равномерного движения сила тяжести становится равной сумме силы трения и силы Архимеда ж. Определяем искомую вязкость η=2(р-р ж )r 2 g/9v. Скорость движения шарика определяется экспериментально, измеряя время t, за которое шарик равномерно проходит в жидкости расстояние L: v=L/t. Капиллярные методы. Течение жидк через вискозиметр Оствальда-U-образная трубка. Объемы вытекшей эталонной жидкости (воды) и исследуемой жидкости из верхней полости вискозиметра Оствальда объёмом V равны V=r 4 p 0 ght 0 /8η 0 L= πr 4 pght/8ηL. Отсюда вязкость исследуемой жидкости η=рtη 0 /p 0 t 0 .Для определения вязкости проб крови часто используют вискозиметр Гесса, в котором определяют не время истечения жидкости из капилляра, а расстояние L 0 и L, на которые перемещаются вода и кровь заодно и тоже время. Ротационный метод (малое кол-во крови. Этот метод позволяет определить вязкость при различных скоростях сдвига, и поэтому позволяет определить зависимость вязкости от скорости сдвига η=f(dv/dx). Два цилиндра, внутренний подвешен на нити, внешний может вращаться вокруг своей продольной оси с регулируемой угловой скоростью w. Зазор между цилиндрами наполняют исследуемой жидкостью. Из-за вязкости жидкости при вращении внешнего цилиндра внутренний начинает поворачиваться, достигая равновесия при некотором угле поворота θ=kηw. Факторы влияющие на вязкость крови Температура- при повышении Т должна уменьшаться и вязкость крови. Однако, следует учесть, что изменение Т может приводить к изменению степени агрегации эритроцитов и вызывать другие изменения в структуре крови Гематокрит- отношение объема эритроцитов (эр) к объему крови (кр, в котором они содержатся. В норме Vэр/Vкр 0,4, с повышением гематокрита вязкость крови возрастает. Вязкость венозной крови выше, чем артериальной. Это обусловлено тем, что эритроциты венозной крови содержат СО и имеют форму, близкую к сферической, в артериальной крови эритроциты имеют форму тора и соответственно меньший объем. Поэтому гематокрит и вязкость венозной крови выше, чем артериальной. Скорость сдвига (градиент скорости. Линейная скорость крови и диаметры кров сосудов в различных участках сосудистой системы сильно изменяются. Поскольку кровь - неньютоновская жидкость, то ее вязкость, зависящая от скорости сдвига, будет различной в разных отделах системы кровообращения. Организация эритроцитов в потоке крови существуют сложные мех-мы, приводящие к снижению вязкости движущейся крови, связаные с перераспределением концентрации эритроцитов в потоке движущейся крови У стенки сосуда возникают большие градиенты скорости и деформации сдвига, которые выталкивают эритроциты в область меньших сдвиговых деформаций, тек центру сосуда, где градиент скорости значительно меньше. Концентрация эритроцитов и, соответственно, вязкость крови возрастают к центру сосуда, что и приводит к уплощению профиля скоростей. 2. На участке ОА зав-ть между и прямолинейная и соответствует закону Гука. Угол наклона определяется модулем упругости Е tg = E. На участке АВ деформация остается упругой, но зависимость между и становится нелин, поэтому точке А соответствует предел пропорциональности проп., а точке В – предел упругости упр, поскольку при > упр. деформация тела становится уже неупругой (пластичной. Закон Гука выполн только на лин участке ОА, те. при ≤ проп . На участке С относит удлинение образца растëт при почти постоянном механич напряжении -участок текучести, а напряжение т , с которого начинается этот участок- предел текучести. На участке К образец опять оказывает сопротивление деформации (те. растет с увелич ) и точке D соответствует предел прочности прочн – величина механического напряжения в образце, после кот он начин необратим разрушаться, так что на участке ДЕ относит деформация растет даже при сниж механич напряж. 3. В основе радионуклидной диагностики лежит использование радионулидов или меченых ими химических соединений. Вводимые в организм радионуклиды обычно являются источниками ©- излучения, которое регистрируется специальными детекторами. Радиография (гамма-хронография) метод функционального исследования, в основе которого лежит изучение зависимости интенсивности излучения органа (после введения радиофармацевтического препарата) от времени. Посредством таких исследований можно судить о движении крови по сосудами камерам сердца, о функционировании печени, почек, легких и т.д. Гамма-топография, представляя собой клинико- анатомическое исследование, дает информацию о локализации, величине и положении органа, о распределении в нем функционирующей ткани. Она основана на изучении пространственного распределения радионуклидов, накапливающихся в органе. С помощью данного метода распределение радионуклидов в организме получают в виде изображения. Очагам поражения на гамма-топограмме будет соответствовать сниженная интенсивность гамма-излучений. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) - это новейший метод медицинской визуализации, основанный на применении радиофармпрепаратов (РФП), подверженных позитронному (+) распаду. + + - =2 кванта. Изображения, создаваемые ПЭТ, отражают функциональные процессы жизнедеятельности органов и тканей человека на молекулярном и клеточном уровне. 4. В соответствии с постулатами Бора энергия атома водорода может принимать только вполне определенные значения, описываемые формулой при Z = 1: ЕЕ. Здесь Ее Дж эВ – постоянная, определяющая энергию атома на первой (n = 1), самой нижней орбите. Положительное целое число n, определяющее радиусы стационарных орбит и энергию атома в этих состояниях главное квантовое число. В первом энергетическом состоянии, при n = 1, полная энергия атома наименьшая, поэтому это состояние основное для электрона, и соответствующий ему уровень энергии является самым глубоким на энергетической диаграмме. В других состояниях (при n=2,3,4,5…) полная энергия больше, поэтому электрон примерно через 10 -9 секунды переходит на основной, энергетически более выгодный уровень, испуская кванты соответствующей энергии. Частота ν излучения, возникающего при переходе электрона с энергетического уровня Ек на уровень Е , определяется правилом частот Бора hv ЕЕ, где n = 1,2,3,4,…;k=n+1,n+2,n+3… Эта формула Бальмера, правильно описывающая частоты всех линий в спектре излучения атома водорода для видимой части спектра водорода (для n=2 и k=3,4,5…). Совокупность спектральных линий, соответствующих переходам с любых верхних энергетических уровней на один и тот же нижний уровень образует спектральную серию в излучении. Серия Лаймана при переходах электронов со всех верхних уровней (k =2,3,4 …) в основное состояние v=E 0 /h(1-1/k 2 ) Линии серии Лаймана лежат в ультрафиолетовой области спектра. Серия Бальмера-при переходах на второй уровень) со всех верхних уровней (k≥3) Их частоты определяются формулой Бальмера v=E 0 /h(1/4-1/k 2 ) где k=3,4,5,6 линии в видимой области спектра. Серия Пашена – соответствует переходам со всех верхних уровней на третий v=E 0 /h(1/9-1/k 2 ) где k=4,5,6,7… Эта серия лежит в ИК области спектра. |