Билеты по биомедицинская физике с ответами. билеты физика. . Так как sqrt E то
 Скачать 0.9 Mb.
|
4. Уравнение Нернста: гамма-излучения на воздух.Для характеристики радиационного воздействия на организм вводится физическая величина, называемая поглощенной дозой ионизирующего излучения (D) – отношение средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу массой dm , к величине этой массы:D=dE/dmЕсли поглощенная энергия Е равномерно распределена по массе m облучаемого объекта, то. Единицей поглощенной дозы в СИ является грей Гр Гр = 1Дж/кг; часто используется несистемная единица поглощенной дозы – 1 рад, причем между ними простая связь 1 Гр = 100 рад. Мощность поглощенной дозы определяется как и измеряется в Гр/сек, рад/сек или производных от них единицах. Средняя мощность дозы D, полученной за время t рассчитывается как D=D/t 2. Если при течении жидкости линии тока непрерывны, то такое течение называется ламинарным При определенных условиях в движущейся жидкости могут возникать завихрения, скорость ее частиц хаотически изменяется, линии тока претерпевают разрывы, изменяющиеся со временем. Такое движение жидкости называется турбулентным.Число Рейнольдса (Re): Re =v*d*ρ/η . Когда число Рейнольдса не превышает некоторого критического значения кр, течение жидкости ламинарно. Если же кр, тов потоке жидкости возникают завихрения – ее течение становится турбулентным. Турбулентности могут проявляться в полостях сердца, возникающие завихрения приводят к перемешиванию порций крови, поступавших из малого круга кровообращения в левый желудочек сердца и, следовательно, способствуют более равномерному обогащению кислородом крови, выталкиваемой затем в большой круг кровообращения. Сравнительно небольшие завихрения могут возникать в аорте и вблизи клапанов сердца. При интенсивной физической нагрузке скорость движения крови увеличивается и это может вызвать турбулентности в кровотоке. При некоторых патологических процессах, приводящих к аномальному снижению вязкости крови, кровоток в крупных кровеносных сосудах может стать турбулентным. Закон Гука Упругая сила F упр, возникающая в образце при упругих деформациях, прямо пропорциональна величине абсолютной деформации упр = k*Δl. Коэффициент k называют жесткостью образца, он зависит от упругих свойств материала, из которого изготовлен и его геометрических размеров м (СИ Закон Гука часто выражают ив другой форме механическое напряжение σ, возникающее в образце при упругих деформациях, прямо пропорционально его относительной деформации 𝜀 : σ= Е. Коэффициент Е определяется только упругими свойствами материала образца и называется модулем упругости (модулем Юнга. Жесткость k образца зависит от его размеров (l, S) и модуля упругости Е . 4. Полное выражение для мембранного потенциала получено Гольдманом, Ходжкиным, Катцем: м+ PNaCi(Na+)+ PClCe(Cl-))/( PKCe(K+)+ PNaCe(Na+)+ PClCi(Cl-)). Где РК, Р, Р – проницаемости мембраны для соответствующих ионов. Проницаемость мембран аксона кальмара:В покое РК+:РNa+:РCl- =1:0,04:0,45, в фазе деполяризации РК+:РNa+:РCl- =1:20:0,45 м, о град*см^2/г, о градусов Цельсия α= о. C=2 г/см^3 КГц. Можно 0 в степени -λt ). N 0 — исходн. кол-во. Кол-во N нераспавшихся ядер уменьшается со временем по экспоненциальному закону. λ (с постоянная распада, зависит только от вида радионуклида. Период полураспада Т - это время, в течении которого распадается половина имевшихся радиоактивных ядер (N 0 /2). T=ln2/λ. Среднее время жизни τ (тау- это время, за которое число нераспавшихся радиоактивных ядер уменьшается в е = 2,72 раз. τ=1/ λ; T=0,69τ Активность А — это скорость распада радиоактивных ядер. A=λN=A 0 в степени -λt ). в СИ - беккерель 1 Бк = 1 расп/с, внеСИ - кюри 1 Ки = 3,7*10 10 Бк; и резерфорд 1 Рд = 10 6 Бк. Удельная массовая активность Ам – это активность единицы массы радиоактивного источника Ам = А, - Характеризует активность твёрдых веществ. - выражается в Бк/кг или в Ки/кг. Удельная объёмная активность А – активность единицы объёма V радиоактивного источника А = А. - Характеризует активность жидких и газообразных веществ, выражается в Бк/м3 , Бк/л, в Удельная поверхностная активность As= А, где S – площадь поверхности. Характеризует радиоактивное загрязнение поверхности радионуклидами. Выражается Бк/м2, или в Ки/км2. После Чернобыльской катастрофы с территорий, имевших As ≥ 15 Ки/км2, было произведено полное отселение местного населения и создана зона полного отчуждения. Связь A=0,69mN A MT ↔ A=4,17*10˄23*m/MT ↔m= 10˄-24*AMT 1) Электрический диполь представляет собой электрически нейтральную систему, состоящую из двух равных по величине, но противоположных по знаку точечных зарядов (+q) и (-q), расположенных на некотором расстоянии l друг от друга Хотя такая система электрически нейтральна, она создает вокруг себя электрическое поле.Потенциал поля в точке А: Потенциал поля прямо пропорционален величине p = ql. А 𝑘 𝑞𝑙 𝑐𝑜𝑠𝛿 𝜀∗𝑟 2 = 𝑘 𝑝 Дипольный момент p является важнейшей электрической характеристикой диполя, это вектор, направленный вдоль оси диполя от (–q) к (+q) + зная дипольный момент, можно вычислить потенциал поля диполя в любой точке пространства. 2) ЛАЗЕР это генератор электромагнитного излучения, основанный на явлении вынужденного излучения квантовых систем. СХЕМА ЛАЗЕРА. система накачки создает инверсную заселенность в активной среде активная среда генерирует и усиливает лазерное излучение резонатор (система зеркал) формирует направленное лазерное излучение и заставляет излучение многократно проходить через активную среду.)СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Высокая монохроматичность – определ. прежде всего длинной волны и шириной линии люминесценции активной среды, а в пределах ширины этой линии – свойствами резонатора Высокая когерентность - является прямым следствием когерентных свойств вынужденного излучения Высокая направленностьопредел. свойствами резонатора, т.к. максимально усиливается лишь излучение, распространяющееся перпендикулярно его зеркалам Высокая спектральная плотность мощности - отношение интенсивности лазерного излучения к ширине спектральной линии этого излучения) А М/д молекулами жидкости сущ силы взаимод-я, такие как силы трениям д движущимися частицами. Наличие сил внутр трения приводит к тому, что ее разные слои движутся с различ скоростями. Эти силы и определяют внутреннее трение или вязкость жидкости Формула Ньютона Fтр = *S*( 𝑑/ 𝑑𝑥), – коэф внутреннего трения, или коэф вязкости, или вязкость, Па S – площадь соприкосновения слоев d/dx – градиент скорости (скорость сдвига. Вязкость жидкости всегда зависит от природы жидкости температуры жидкости ( с увелич t вязкость уменьшается).Б) - Если вязкость жидкости не зависит от условий течения и зависит только от темпер, то жидкости называют ньютоновскими. = const приданной. Вода- Если вязкость жидкости зависит от условий течения (градиента скорости, давления, то жидкости называют неньютоновскими. Суспензии, эмульсии, кровь 4) мкА м 0.04 А/мм2, t=1 сек, мОм МОм мм /// q= 𝑗 2 * ρ ОТВ 3.2 *10}9 ДЖ) 𝐴 = 1,2 (𝑃𝑉 𝑐 + 𝜌𝑉 𝑐 𝜐 2 2 ) 6)V=60 мл, P= 133Па(должно быть 13.3кПа)) , ρ= 1000 кг/м3, v= 0.5 мс А (133*6*10 −5 + ( Дж. а должно быть мкг Дж 1) А) Объём вязкой жидкости, ламинарно протекающей по участку гладкой трубы длиной L и радиусом r за время t, определяется формулой Пуазейля: 1. V= πr 4 (P1− P 2)/ 8ηL * 𝑡 2. получим формулу Пуазейля для объемной скорости течения жидкости Q = 𝑉/ 𝑡 = πr 4 (p1− p2 )/ 8η𝐿 , Q – объемная скорость течения жидкости Б) Формула Гагена - Пуазейля: Q = Р х При последовательном соединении сосудов общее сопротивление определяется суммой гидравлических сопротивлений их отдельных участков Х=Х1+Х2+…+Хn, а при параллельном ветвлении сосудистого русла 1/Х=1/Х1+1/Х2+…1/Хn.В) Здесь Х = Р 𝑄 = 8hL /pr 4 - гидравлич сопротивление трубы можно найти величину давления крови в любой точке сосудистой системы Р = Ро – QX Если Ро - давление крови в желудочке сердца, а X - общее сопротивление сосудов на участке сосудистой системы между этим желудочком и некоторой точкой. В любой точке сосудистой системы давление крови Рсс=Р0+pgh+P, где Р – атмосферное давление (в правом предсердии pgh – гидростатическое давление Р – давление, создаваемое сердцем. Трансмуральное давление – разность давление на внутреннюю и наружную стенки сосуда (Рт = Рв – Рн., является важнейшей характеристикой состояния системы кровообращения. На трансмуральное давление влияет сила гидростатического (весового) давления. Если бы сердце не работало в вертикальном положении, кровь стекала бы в сосуды нижней части тела. Верхний уровень расположился бы в области сердца, где давление равнялось бы атмосферному, то есть трансмуральное давление =0. На некоторой высоте р, отсчитываемой вниз от этого уровня, давление имело бы значение pgh, те. определялось бы только гидростатическим давлением. В сосудистой системе живого человека оттоку крови из верхней части вертикально расположенного тела препятствует работа сердца, рефлекторное сужение венозных сосудов ног в стоячем положении, которое сильно уменьшает способность этих сосудов растягиваться и накапливать кровь, а также способствует венозному возврату крови в сердце. Движение крови по сосудистой системе происходит за счёт превышения давления. Г) В сосудистой системе скорость кровот (по убыв) – аорта, артерии, артериолы, вены, венулы, капилл. Давление (по убыв) – Аорта, артерии, артериолы, капилл, венулы, вены. В артериолах наблюдается максимальное падение давления. Прямое измер-е давления крови - введение катетера в кровеносный сосуд или полость сердца. Непрямые измерения - без наруш-я целостности сосудов и тканей. Пальпаторный способ РиваРоччи, для систолич давления. Аускультативный метод - тоны Короткова, с помощью фонендоскопа (сист/диаст). Для скорости 1. осн на эфф. Доплера - на сосуд направл пучок УЗ волн с частотой n источн. Объем крови становится движущимся вторичн источником ультразвука. Это значит, что в соответствии с эффектом Доплера, частота волн, регистрируемых приемником прием, будет отличаться от ч. исходн ультразвука. 2. Электромагн метод осн на физич явлении, назыв эффектом Холла. 2) Известны два вида аксонов безмиелиновые, непокрытые миелиновой оболочкой, и миелинизированные аксоны, имеющие такую оболочку. Физические механизмы проведения потенциала действия по этим аксонам несколько отличаются. По безмиелиновому: возбуждение на каком-то участке приводит к полной деполяризации мембраны в этом месте, в результате чего потенциал внутри аксона в этом месте повышается до значения φmax, то как в невозбужденных участках он остается отрицательными равным потенциалу покоя φ0. Под действием разности потенциалов (φmax-φ0) между возбужденными и невозбужденными участками аксона в аксоплазме возникает локальный ответ, подобный и снаружи. Локальные токи приводят к изменению концентрации зарядов по обе стороны мембраны. Когда мембранный потенциал достигает величины порогового потенциала возбуждения, натриевые каналы открываются, ионы натрия входят в клетку. Тем временем в раннее возбужденном участке идет процесс реполяризации, обусловленный выходом калия наружу. В результате возбуждение перемещается на соседний участок аксона. Амплитуда потенциала действия сохраняется постоянной на протяжении всего волокна. Увеличение диаметра аксона приводит к снижению электрического сопротивления и увеличению силы локальных токов. 3) Постулаты Бора 1. Атомная система может находиться только в определенных энергетических состояниях ЕЕ, ЕЕ, которые называют стационарными в этих состояниях атом не излучает и не поглощает энергию. 2. 2. При переходе атома из одного стационарного состояния с энергией Ев другое, с энергией Е, атом может излучать (если ЕЕ, либо поглощать (если ЕЕ) энергию в виде кванта электромагнитного поля, при этом энергия hv кванта излучения определяется соотношением (условие Бора hv =│ ЕЕ. момент импульса электрона, если атом находится в стационарном состоянии и вращается по круговым орбитам, имеет исключительно дискретные квантовые значения, кратные постоянной Планка.Стационарными являются состояния, в которых момент импульса электрона принимает значения, кратные величине ħ = h/2p п где h постоянная Планка, па масса скорость и радиус орбиты электрона n=1,2,3… целое положительное число 4) Механические волны, частоты которых заключены в диапазоне от 20 кГц до 109 - 1010 Гц, называют ультразвуком. Получение видимых изображений внутренних органов с помощью ультразвука основано на регистрации ультразвуковых волн, отраженных на границах раздела морфологических структур и последующей обработке полученных электрических сигналов. Методы технической реализации этого принципа достаточно разнообразны. эхолокация или А-метод. Это одномерный метод исследования, позволяет определять расст-е до отражающих 5) Температура с чуствительностью 𝛽=30 мкВ/градусы…. 𝐸=𝛽(𝑇1−𝑇2);T1=E/𝛽+T2; T1=0,45*10^- 3/30*10^-6+0=0,015*10^3 Определите длительность люминесценции r…Ιлюм=I0е^−𝑡/𝜏; Ιлюм=20е−𝑡/𝜏; Ιлюм/20=е−𝑡/𝜏; ln(Ιлюм/20)=ln е 𝜏=−12/−3;Отвт мс µ - линейный показатель ослабления, характеризующий убыль интенсивности рентгеновских лучей на единице толщины слоя за счет поглощения (µ пи рассеяния (µ р µ = µ п + µ р.Линейный показатель ослабления прямопропорционален плотности вещества µ ρ. Рентгенодиагностика создает значит лучевую нагрузку на организм, особенно при рентгеноскопии - когда изображ достаточно долго рассматривают на люминесцирующем экране. При рентгенографии время экспозиции для получ рентгеновского снимка составляет доли секунды, поэтому лучевая нагрузка в сотни раз меньше. Сущ снижение дозы облучения при рентгенодиагностике и расширение диагностических возможностей достигается за счет применения усилителей рентгеновского изображ, телевизионных систем, чувствительных датчиков и цифровых методов обработки изображений. Важной задачей рентгенодиагностики явл получение изображений внутр органов человека в различн сечениях. Эта задача решена с созданием рентг комп томографии (КТ). От традиционных теневых методов рентгенодиагностики она принципиально отлич тем, что вычисляет изображ органов в узких заданных поперечн сечениях тела человека путем компьютерной обработки электрич сигналов. При ослаблении потока тормозного рентгеновского излучения в-вом следует учитывать непрерывность спектра этого излучения и то, что длинноволновое излучение поглощается значительно сильнее, чем коротковолновое. Для качественной оценки проникающей способности рентгеновского излучения на практике используется понятие слоя половинного ослабления – это такая толщина слоя поглотителя, которая ослабляет интенсивность падающего излучения в два раза. Слой половинного ослабления (d1/2) проиллюстрирован на графике зависимости интенсивности рентгеновского излучения (I) от толщины слоях) в-ва, через которое оно проходит. Связь между слоем половинного ослабления и показателем ослабления µ может быть легко установлена по формуле |