- •Раздел I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика 16 глава 1. Законы динамики ньютона. Законы сохранения 16
- •Вопросы и задачи к главе I. 33 глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
- •Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе 52
- •Глава 4. Реальные газы 74
- •Вопросы и задачи и вопросы к главе 4. 82 глава 5. Поверхностное натяжение жидкости 82
- •Вопросы и задачи к главе 5 102
- •Глава 6. Вязкость жидкости 103
- •Вопросы и задачи к главе 6 116
- •Глава 7. Твёрдые и жидкие кристаллы. Стеклообразное состояние вещества. Полимеры 117
- •Глава 8. Процессы переноса 127
- •Раздел II колебания и волны 135
- •Глава 1. Механические колебания 135
- •Вопросы и задачи к главе 1. 153
- •Глава 2. Механические волны 153
- •Вопросы задачи к главе 2. 158
- •Глава 3. Звук 159
- •Вопросы и задачи к главе 3. 167
- •Глава 4. Ультразвук. Его применение в медицине. Инфразвук
- •Вопросы задачи к главе 4 180
- •Глава 5. Электромагнитные колебания и волны 181
- •Вопросы задачи к главе 5 201 глава 6. Оптика 201
- •Вопросы задачи к главе 6 251
- •Раздел III. Атомная, ядерная и квантовая физика
- •Глава 1. Тепловое излучение тел 253
- •Глава 2. Рентгеновское излучение 261
- •Глава 3. Радиоактивность 272
- •Глава 4. Дозиметрия ионизирующих излучений 282
- •Раздел IV. Биофизика 337 глава1 молекулярная биофизика 337
- •Глава 2. Биологические мембраны. 358
- •Глава 3. Термодинамика биологических систем 386
- •Глава 4. Транспорт веществ через биологические мембраны
- •Глава 5. Биопотенциалы 416
- •Глава 6. Биофизика нервного импульса 427
- •Глава 7. Моделирование биологических процессов 446
- •Введение
- •Раздел I механика. Молекулярная физика. Термодинамика.
- •Глава 1 законы динамики ньютона. Законы сохранения.
- •1.1. Законы ньютона. Основные дифференциальные уравнения движения.
- •Здесь аx , аy , аz - проекции вектора ускорения на оси координат X , y и z;
- •1. 2. Законы сохранения импульса и энергии
- •. Задача о центральном ударе шаров: абсолютно упругом и абсолютно неупругом.
- •1.4 Физические основы центрифугирования
- •Глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
- •2.1 Отличия молекулярной структуры газов, жидкостей и твёрдых тел. Характер молекулярного движения в различных состояниях вещества. Аморфные и кристаллические жидкости и твёрдые тела
- •Примечание 2
- •2.2 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Средняя квадратическая скорость молекул газа.
- •2.3 Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа
- •2.4 Распределение Максвелла молекул идеального газа по абсолютным значениям их скоростей.
- •2.5 Распределение Больцмана по потенциальным энергиям молекул идеального газа. Барометрическая формула Больцмана.
- •Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе.
- •3.1. Особенности термодинамического метода. Первое начало термодинамики.
- •3.2. Применение первого начала термодинамики к равновесным изопроцессам идеального газа
- •Работа газа при его расширении
- •Теплоёмкость
- •Политропные процессы - процессы с постоянной теплоёмкостью.
- •Глава 4. Реальные газы
- •4.1.Уравнение состояния реального газа Ван - дер - Ваальса и изотермы Ван- дер - Ваальса.
- •4.2. Изотермы Эндрюса
- •Сжижение газов. Получение низких температур.
- •Глава 5. Поверхностное натяжение жидкости
- •5.3 Поверхностные явления на границе твёрдой, жидкой и газообразной фазы. Краевой угол смачивания. Смачивание и несмачивание твёрдой поверхности жидкостью.
- •5.4 Давление Лапласа. Капиллярные явления.
- •5.5 Методы определения коэффициента поверхностного натяжения
- •1. Метод отрыва капель
- •2. Метод отрыва кольца
- •Глава 6. Вязкость жидкости
- •6.1 Вязкость жидкости. Закон ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Реологические свойства биологических жидкостей в норме и при патологиях
- •6.2 Ламинарное течение жидкостей по цилиндрическим трубам с жёсткими стенками. Формула пуазейля. Закон гагена – пуазейля
- •1. Метод капиллярного вискозиметра (оствальда).
- •2. Метод падающего шарика (стокса)
- •Глава 7 твёрдые и жидкие кристаллы. Стеклообразное состояние вещества. Полимеры.
- •7.1. Фазовые переходы. Плавление, кристаллизация, сублимация.
- •7.2.Кинетические превращения. Стеклование и размягчение
- •7.3. Жидкие кристаллы
- •7.4. Кристаллические модификации твёрдых кристаллов.
- •7.5 Механические свойства твёрдых тел. Закон гука. Упругость и пластичность
- •7.6 Полимеры. Их кристаллическое, стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее состояние.
- •Глава 8. Процессы переноса
- •8.1. Диффузия
- •8.2. Теплопроводность
- •8.3. Вязкость
- •8.5. Общий вид уравнений процессов переноса
- •Раздел II
- •Глава 1. Механические колебания
- •1.2. Свободные незатухающие механические колебания
- •1.3 Смещение, скорость и ускорение гармонически колеблющегося тела
- •1.4. Энергия гармонически колеблющегося тела
- •1.5. Свободные затухающие колебания
- •1.6 Вынужденные колебания. Резонанс
- •1.7. Автоколебания
- •1.8. Сложения гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Теорема фурье. Гармонический спектр сложного колебания
- •Вопросы и задачи к главе 1
- •Глава 2. Механические волны
- •2.1 Механические волны, продольные и поперечные волны
- •2.2. Уравнение и график плоской незатухающей гармонической волны
- •2.3. Энергия волны. Поток энергии. Интенсивность.
- •Вопросы и задачи к главе 2
- •Глава 3. Звук
- •3.1. Субъективные (физиологические) характеритики восприятия звука и их связь с объективными, физическими характеристиками звуковой волны
- •3.2 Область слышимости
- •3.3. Закон вебера-фехнера
- •3.4. Уровень интенсивности
- •Уровень громкости, фон
- •Вопросы и задачи к главе 3
- •Глава 4. Ультразвук. Его применение в медицине инфразвук
- •4.1. Физические свойства ультразвука
- •1. Частотный диапазон ультразвука
- •2. Скорости распространения ультразвука
- •3. Особенности физических свойств ультразвука
- •4. Отражение ультразвука на границе раздела сред
- •5. Поглощение ультразвука
- •4.2 Действие ультразвука на вещество. Биологическое действие ультразвука
- •Механическое действие
- •2..Тепловое действие
- •3. Физико-химическое действие ультразвука
- •4. Биологическое действие ультразвука
- •1. Диагностика.
- •4.4.Источники и приёмники ультразвука
- •1. Пьезоэлектрические излучатели-приёмники
- •2. Магнитострикционные излучатели ультразвука
- •Инфразвук
- •Вопросы и задачи к главе 4
- •Глава 5. Электромагнитные колебания и волны
- •5.1. Некоторые необходимые сведения об основах электричества и магнетизма.
- •Электрические заряды
- •Закон кулона
- •Электроёмкость электрического конденсатора
- •6) Сила ампера -
- •8) Закон электромагнитной индукции фарадея
- •11)Энергия магнитного поля катушки индуктивности
- •5.3. Идеальный колебательный контур
- •5.4. Реальный колебательный контур
- •5.4. Получение незатухающих электромагнитных колебаний
- •5.5. Основные положения теории максвелла
- •Глава 6. Оптика
- •Корпускулярно – волновая природа света
- •6.2. Интерференция света
- •. Разрешающая способность оптических приборов-
- •. Голография
- •Поляризованный свет
- •Естественный и поляризованный свет.
- •2. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
- •3. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
- •4. Двойное лучепреломление
- •Получение поляризованного света.
- •6. 11 Вращение плоскости поляризации. Оптическая активность. Поляриметрия.
- •Дисперсия света
- •Нормальная дисперсия
- •Качественное объяснение причины нормальной дисперсии
- •Аномальная дисперсия
- •Поглощение света
- •1.Закон Бугера - Ламберта
- •2. Закон Бера
- •Закон Бугера – Ламберта – Бера
- •Коэффициент пропускания и оптическая плотность. Колориметрия
- •2. Два вида рассеяния
- •3. Закон Рэлея
- •4.Турбидиметрия и нефелометрия.
- •6.14. Элементы геометрической оптики
- •Законы отражения и преломления света
- •Явления предельного преломления и полного внутреннего отражения
- •Волоконная оптика. Световоды
- •4.Линзы. Примеры построения изображений в тонких линзах
- •Микроскоп
- •Оптическая система глаза. Некоторые её недостатки, их исправление
- •Рефрактометр
- •Раздел III . Атомная, ядерная и квантовая физика
- •Глава 1. Тепловое излучение тел
- •Основные характеристики теплового излучения. Абсолютно чёрное тело
- •Закон кирхгофа
- •1.2 Спектр теплового излучения абсолютно чёрного тела.Закон вина. Закон стефана-больцмана.
- •1.3 Гипотеза планка. Формула планка
- •1.5. Примеры применения теплового излучения в фармации и медицине
- •Глава 2. Рентгеновское излучение
- •2.1 Простейшая рентгеновская трубка
- •2.2. Основные свойства рентгеновского излучения.
- •Рентгенодиагностика:
- •Рентгенотерапия.
- •Научные исследования.
- •2.4. Природа рентгеновского излучения
- •2.6 Характеристическое рентгеновское излучение
- •Глава 3. Радиоактивность
- •3.1. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений. Основные типы ядерных распадов.
- •3.2 Основной закон радиоактивного распада
- •3.3 Активность радиоактивных препаратов
- •3.4. Ядерные реакции. Меченые атомы
- •Глава 4. Дозиметрия ионизирующих излучений
- •2) Характеристическое рентгеновское излучение.
- •2) Характеристическое рентгеновское излучение.
- •Глава 5. Элементы квантовой механики.
- •5.1. Волновые свойства микрочастиц. Уравнение дё бройля
- •5.2. Электронный микроскоп
- •5.3. Основные положения квантовой механики
- •5.4. Решение уравнения шрёдингера для частицы в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками
- •Глава 6. Люминесценция
- •6.1. Виды люминесценции
- •6.2. Фотолюминесценция. Флюоресценция. Фосфоресценция
- •6.3. Спектр фотолюминесценции. Правило стокса
- •6.4. Люминесцентный анализ. Применение в фармации и медицине
- •6.5. Хемилюминесценция
- •Глава 7. Лазер
- •7.1. Вынужденное излучение. Инверсная заселённость. Метастабильные уровни
- •7.3. Свойства лазерного излучения
- •7.4. Применение лазерного излучения в фармации и медицине
- •Глава 8. Оптическая спектроскопия. Ик- спектроскопия. Радиоспектроскопия.
- •8.1. Спектры испускания и спектры поглощения. Спектрографы. Спектрометры. Спектрофотометры
- •8.2. Атомарные спектры. Энергетические уровни атомов
- •8.3. Молекулярные спектры. Энергетические уровни молекул
- •8.4. Спектры комбинационного рассеяния
- •8.5. Радиоспектроскопия
- •Магнитные свойства вещества
- •Раздел IV. Биофизика
- •Глава 1. Молекулярная биофизика
- •Энтропийный характер упругости биополимеров в высокоэластическом состоянии.
- •1.4. Основные типы межатомных и межмолекулярных взаимодействий
- •1.Ионная связь
- •2.Ковалентная связь
- •3.Межатомное отталкивание
- •4. Донорно- акцепторная связь
- •5. Водородная связь
- •1. Ориентационная связь
- •3. Индукционная связь
- •3. Дисперсионная связь
- •4. Межмолекулярное отталкивание
- •5. Гидрофобные взаимодействия
- •Глава 2. Биологические мембраны
- •. Исследование структуры биологических мембран с помощью физических методов.
- •2.3. Жидкостно-мозаичная модель биомембран
- •2.4. Модельные липидные мембраны.
- •2.5. Физические свойства мембран и методы их исследования.
- •2.6. Физическое состояние и фазовые переходы фосфолипидного бислоя
- •Глава 3. Термодинамика биологических систем.
- •3.1 Применение первого начала термодинамики к биологическим системам. Прямая и непрямая калориметрия. Энергетический баланс организма.
- •3.2. Применение второго начала термодинамики к живым системам. Уравнение пригожина.
- •3.3 Сопряженные процессы. Сопряженные процессы созидания и разрушения
- •3.4 Стационарное состояние. Теорема пригожина. Аутостабилизация. Адаптация.
- •Глава 4. Транспорт веществ через биологические мембраны.
- •4.1 Пассивный и активный транспорт веществ
- •Глава 5. Биоэлектрические потенциалы
- •5.1Виды биопотенциалов. Их виды: покоя, действия. Природа биопотенциалов
- •5.2. Методы регистрации биопотенциалов. Микроэлектроды.
- •5.3 Биопотенциалы покоя. Уравнение Гольдмана, уравнение Нернста. Роль ионных насосов в создании биопотенциала покоя
- •Глава 6. Биофизика нервого импульса
- •6.1. Потенциал действия и его свойства
- •Уравнение Ходжкина-Хаксли
- •6.3.Метод фиксации мембранного потенциала. Ионные токи. Ионные каналы
- •Глава 7. Моделирование биофизических процессов
- •7.1 Моделирование биологических процессов. Моделирование физическое, аналоговое, математическое. Основные требования к моделям.
- •Математические модели роста популяции
- •7.3 Фармакокинетическая модель
8.4. Спектры комбинационного рассеяния
В 1928 году в Москве Г.С.Ландсбергом и Л.И.Мандельштамом, а в Калькутте одновременно с ними Раманом было обнаружено. что в спектре рассеяния света вблизи от спектральных линий падающего излучения частотой ν появляются слабые линии с частотами ν +Δ ν – фиолетовый спутник и ν - Δ ν – красный спутник. Фиолетовый спутник появляется, когда квант падающего света попадает на возбуждённую молекулу и к рассеянному излучению добавляется энергия возбуждения, а красный, когда часть энергии кванта расходуется на возбуждение молекулы. Расстояние между энергетическими уровнями молекулы ΔЕ = h Δ ν. Таким образом, изучение комбинационного рассеяния позволяет очень точно изучать структуру молекулярных энергетических уровней. Это даёт возможность получать ценную информацию о структуре молекул. Особенно плодотворно применение этого метода к исследованию структуры сложных органических молекул. По сдвигу частот можно рассчитывать расстояния между колебательными и вращательными подуровнями, что исключительно важно при изучении молекулярной структуры вещества в различных состояниях.
8.5. Радиоспектроскопия
Методы радиоспектроскопии основаны на исследовании поглощения электромагнитных волн радиодиапазона веществом, помещённым во внешнее магнитное поле ( рис. 8.9).
Рис. 8.9. Упрощённая схема радиоспекроскопии.
Рис. 8.10 . Магнитный момент – а и его ориентация во внешнем магнитном поле – б.
Магнитные свойства вещества
Магнитные свойства вещества определяются магнитными моментами молекул и атомов вещества.
Магнитный момент контура (замкнутого проводника, по которому течёт электрический ток) – произведение силы тока на площадь контура:
Магнитный момент молекулы определяется векторной суммой магнитных моментов входящих в неё атомов:
А магнитный момент атома – векторная сумма магнитных моментов электронов и ядра атома:
Магнитный момент электрона в атоме, в свою очередь, складывается из орбитального и спинового магнитных моментов:
С точки зрения классической (доквантовой) физики можно принять, что электрон движется вокруг атомного ядра по круговой орбите радиуса r со скоростью v. Движение электронного заряда е эквивалентно электрическому току силой I = e/T. Т – период обращения электрона вокруг ядра; е – заряд электрона.
Т = 2πr/v
Орбитальный магнитный момент электрона pm о может быть оценен на основе классических (не квантовых) представлений как произведение силы электрического тока, создаваемого движением электрона вокруг ядра, I = e v/2πr на площадь внутри электронной орбиты S = πr2 :
pm о = evr/2 (8.7)
Из квантовой механики следует, что спиновой магнитный момент электрона, так называемый, магнетон Бора:
(8.8)
mе – масса электрона, ħ = h/2π 1, 05 10-34 Дж с.
Магнитный момент ядра атома – векторная сумма магнитных моментов нуклонов в ядре – протонов и нейтронов:
Спиновой магнитный момент нуклона – ядерный магнетон Бора в 1836 раз меньше магнетона Бора для электрона, во столько раз масса протона больше массы электрона.
Частицы, собственный магнитный момент которых равен нулю, называются диамагнитными, а частицы, обладающие не равным нулю собственным магнитным моментом, – парамагнитные.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ( ЭПР).
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) – явление резкого возрастания мощности поглощения электромагнитной волны системой парамагнитных частиц (содержащих электроны с нескомпенсированными магнитными моментами), помещённых во внешнее магнитное поле. Такими парамагнитными частицами могут быть, например, свободные радикалы – молекулы или части молекул, содержащие неспаренные электроны, свободные электроны. ЭПР был открыт в 1944 году советским учёным Е.К.Завойским.
Во внешнем магнитном поле энергия неспаренных электронов расщепляется ( рис.8.11 а). У большей части электронов магнитные моменты ориентируются по направлению внешнего магнитного поля и их энергия уменьшается, но магнитные моменты некоторых электронов всё же оказываются направленными против внешнего поля и их энергия увеличивается. В простейшем случае свободного электрона у первых электронов энергия становится равной
E1 = Е0-1/2gβB,
(8.9)
а у вторых E2 = Е0 + 1/2 gβB .
g – множитель Ландэ, или g-фактор, для свободного электрона: , β – магнетон Бора, В – индукция внешнего магнитного поля.
Рис.8.11.Расщепленме энергии электронов во внешнем магнитном поле: а- постоянном, б –меняющемся. ( Объяснения в тексте).
Если облучить эту систему неспаренных электронов, помещённых в магнитное поле, электромагнитной волной с резонансной частотой
фотоны, энергия которых как раз равна «расстоянию» между энергетическими уровнями электронов
hνрез = Е2 – Е1 ,
будут поглощаться электронами, и при этом спиновые магнитные моменты электронов будут поворачиваться против направления внешнего магнитного поля ( рис. 8.11 а ).
Поэтому при этой резонансной частоте и будет наблюдаться резкое увеличение мощности поглощения электромагнитного излучения.
На практике удобно менять не частоту электромагнитной волны, а индукцию внешнего магнитного поля. Резонанс будет наблюдаться при значении магнитной индукции ( рис. 8.11 б):
B = Bрез = hν/gβ (8.11)
На рисунке 8.12 а представлена упрощённая схема устройства ЭПР-спектрометра. 1– исследуемый образец, 2– генератор СВЧ ( частота ν = 1010 Гц, длина волны λ = 0,03м), 3 – волновод, 4 – электромагнит, 5 – электронная схема для измерения мощности поглощения электромагнитной волны, 6 – индикатор (например, электронный осциллограф или самописец, или компьютер).
Рис. 8.12. блок-схема ЭПР – спектрометра
а ) временная зависимость магнитной индукции в ЭПР спектрометре б) объяснение в тексте;
Магнитная индукция меняется во времени по «пилообразному» закону около резонансного значения Врез ( рис. 8.12 б).
Спектр ЭПР – это зависимость мощности поглощения энергии Р от индукции внешнего магнитного поля В ( рис. 8.13 а ).
Рис. 8.13 . спекры ЭПР. Объяснение в тексте
В образце около различных неспаренных электронов индукция магнитного поля разная и она отличается от индукции внешнего поля. Дело в том, что на внешнее магнитное поле накладываются различные локальные поля соседних электронов и ядер. Поэтому, хотя для каждого отдельного электрона резонанс наступает при одном и том же значении Врез , но это соответствует разным магнитным индукциям внешнего поля В. И в результате вместо одной резонансной линии при значении индукции внешнего поля Врез получается повышение поглощения электромагнитной волны и при меньших и при больших значениях В. При меньших, когда локальные поля усиливают внешнее поле, при больших – когда ослабляют. Поэтому спектр ЭПР размыт и, чем сильнее влияние локальных полей, тем больше его полуширина d. А в спектрометрах высокого разрешения наблюдается не один, а несколько максимумов, соответствующих разному положению электронов в молекуле. При повышении подвижности молекул, например, при переходе вещества из твёрдого в жидкое состояние влияние локальных магнитных полей ослабляется и спектральный максиму сужается ( рис. 8.13 б, 1 – твёрдое состояние, 2 – жидкое). Площадь под спектром ЭПР прямо пропорциональна количеству не спаренных электронов в образце.
При исследованиях, когда изучаемый образец содержит мало неспаренных электронов, широко применяется метод спин-зондов и спин-меток. Спиной зонд – молекула, обладающая парамагнитными свойствами, вносимая в образец с целью его исследования методом ЭПР. Спин-метка парамагнитная молекулярная группа, которая прикрепляется к определённому месту исследуемых молекул образца.
ЭПР широко применяется в фармации, медицине, биофизике, биохимии. По спектрам ЭПР можно изучать химические связи, структуру и конформацию молекул, взаимодействие и подвижность молекул и их частей. Огромное значение имеет определение с помощью ЭПР свободных радикалов в биологических тканях, пищевых продуктах, воздухе. В норме концентрация свободных радикалах в пищевых продуктах и тканях порядка 10-8 – 10-7 моль/г. А вот, например, в сигаретном дыме она 10-5 моль/г. Поэтому в тех странах, где строжайше запрещено курение в общественных местах заметно снизилась заболеваемость сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, причём не только среди курильщиков, но и среди некурящих, подвергавшихся до этого запрещения насильственному отравлению.
3. Ядерный магнитный резонанс
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) – явление резкого возрастания мощности поглощения электромагнитной волны системой парамагнитных ядер, помещённых во внешнее магнитное поле.
Магнитный момент ядра – векторная сумма магнитных моментов его нуклонов
диамагнитные. В основе ядерного магнитного резонанса тот же принцип, что и в ЭПР – резонансное поглощение при равенстве энергии кванта электромагнитного излучения «расстоянию» между энергетическими уровнями ядер, магнитные моменты которых по разному ориентированы относительно направления внешнего магнитного поля. Условие резонанса для свободных ядер
B = Bрез = hν/gя μя (8.12)
Ядерный фактор Ланде gя = 5,58 для протона, ядерный магнетон
Бора:
При наблюдении ядерного магнитного резонанса используются высокочастотные электромагнитные излучения с частотой порядка 5.107 Гц и сильные магнитные поля с индукцией порядка 1 Тл. Размытие спектров ЯМР происходит вследствие влияния локальных полей, создаваемых соседними электронами и ядрами. В твёрдых телах спектры ЯМР более широкие, чем в жидкостях, в них меньше подвижность молекул и атомов и сильнее влияние локальных магнитных полей. В ЯМР спектрометрах высокого разрешения наблюдаются разные спектральные пики для ядер с разным химическим окружением.
ЯМР - исследования широко применяются в фармации, медицине, биофизике, биохимии. По спектрам ЭПР можно изучать структуру и конформацию молекул, взаимодействие и подвижность молекул и их частей.
Площадь под кривой спектра ЯМР прямо пропорциональна числу парамагнитных ядер в образце. И что самое замечательное, по спектрам ЯМР можно определять содержание парамагнитных ядер в разных слоях исследуемого образца и, если последовательно создавать магнитное поле с индукцией резонансного значения в разных точках «разреза» и фиксировать для каждой исследуемой точки площадь под спектральным максимумом, можно получить распределение концентрации парамагнитных ядер по плоскости «разреза».
На этом основан ценнейший современный физический метод медицинской диагностики – ЯМР – томографии (или МРТ- магнитно-резонансная томография) – послойного изучения структуры органов. Как правило, используется ЯПР – ядерный протонный резонанс. Дело в том, что в тканях живого организма больше всего водорода, в атомах которого парамагнитные ядра – протоны. Но в разных тканях содержание водорода – разное. И патологические ткани (например, новообразования) отличаются от здоровых по содержанию водорода, то есть и протонов. ЯМР – томограф даёт чёткое, с точностью до миллиметра изображение исследуемого органа в разрезе. А получив серию послойных изображений на разных уровнях, можно по ним построить объёмное изображение внутренней структуры органа. Естественно, обработка информации производится с помощью компьютера.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 8
1.Почему линии атомарных спектров собраны в серии?
2. Почему атомарные спектры линейчатые, а молекулярные (не очень сложных молекул) – полосатые?
3. Почему атомарные и молекулярные спектры можно наблюдать только в газообразном состоянии?
4. В чём преимущество при исследовании сложных органических молекул абсорбционного спектрального анализа по сравнению с эмиссионным?
5. Какую информацию об исследуемом образце можно получить с помощью спектрального анализа? В чём его преимущества?
6. Пик спектра поглощения раствора исследуемого вещества соответствует оптической плотности 0,5 относительных единиц. При этой длине волны коэффициент поглощения этого вещества 5600 л/моль см. Толщина кюветы 1 см. Чему равна концентрация исследуемого вещества в растворе?
7. В чём существенные отличия методов радиоспектроскопии от методов оптической и ИК-спектроскопии7
8. Какую информацию можно получить об исследуемом образце, применив метод ЭПР? Какую с помощью ЯМР?
9. При каком значении индукции внешнего магнитного поля будет наблюдаться электронный парамагнитный резонанс? Длина волны электомагнитого излучения- 0,03 м, множитель Ландэ – 2, магнетон Бора - 0, 93 10-23 Дж/Тл