
- •Введение
- •Кинематика поступательного движения Введение
- •Кинематика поступательного движения. Основные кинематические характеристики
- •Скорость
- •Ускорение
- •Равнопеременное прямолинейное движение
- •Динамика поступательного движения Основные законы динамики
- •Первый закон Ньютона
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •Закон изменения импульса
- •Закон сохранения импульса
- •Реактивное движение
- •Разновидности сил, играющих важную роль в механических процессах Классификация фундаментальных взаимодействий, известных современной физике
- •Сила трения
- •Закон Гука
- •Сила тяготения
- •Центростремительная сила
- •Работа и энергия
- •Работа нескольких сил, приложенных к телу
- •Мощность
- •Энергия
- •Вращательное движение твердого тела
- •Момент инерции тела
- •Теорема Штейнера
- •Момент силы
- •Кинематические характеристики вращательного движения твердого тела
- •Основной закон динамики вращательного движения (аналог второго закона Ньютона)
- •Кинетическая энергия вращающегося тела
- •Момент импульса
- •Поступательным и вращательным движением
- •Закон изменения и сохранения момента импульса
- •Сумма моментов импульсов тел, составляющих замкнутую систему, есть величина постоянная.
- •Практические приложения закона сохранения момента импульса
- •Гармонические колебания
- •Уравнение гармонического колебания
- •Кинематические характеристики гармонического колебательного движения
- •Сложение гармонических колебаний
- •3. Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаний
- •4. Частные случаи
- •Стоячие волны
- •Постулаты специальной теории относительности
- •Постулаты Эйнштейна
- •1. Принцип относительности.
- •Преобразования Лоренца
- •Следствия из преобразований Лоренца
- •Основной закон релятивистской динамики для материальной точки
- •Закон взаимосвязи массы и анергии
- •Молекулярная физика. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества
- •Вывод основного уравнения молекулярно кинетической теории идеального газа (уравнения Клаузиуса)
- •Уравнение Больцмана
- •Связь между давлением и температурой газа
- •Распределение молекул по скоростям и энергиям. Барометрическая формула
- •Число степеней свободы
- •Внутренняя энергия идеального газа
- •Первое начало термодинамики. Работа газа. Теплоемкость Основные понятия
- •Работа газа
- •Первое начало термодинамики
- •Теплоемкость газа
- •Адиабатический процесс
- •Второе начало термодинамики
- •Теорема Карно
- •Энтропия по Клаузиусу
- •Энтропия по Больцману
- •Явления переноса
- •Реальные газы Агрегатные состояния
- •Фазовые переходы
- •Эффект Джоуля-Томсона
- •Изотермы Ван-дер-Ваальса
- •Эффект Джоуля-Томсона для газа Ван-дер-Ваальса
- •Свойства жидкостей Поверхностное натяжение
- •Капиллярные явления
- •Свойства твердых тел Строение кристаллов
- •Кристаллизация, плавление и типы решеток
- •Тепловое расширение
- •Теплоемкость твердых тел
- •Основы гидродинамики Течение жидкости. Неразрывность струи
- •Уравнение Бернулли
- •Электростатика Электрические заряды. Закон Кулона
- •Закон сохранения электрического заряда
- •Закон Кулона
- •Напряженность электрического поля
- •Принцип суперпозиции полей
- •Силовые линии
- •Теорема Гаусса-Остроградского. Вычисление полей Поток вектора напряженности электрического поля
- •Теорема Гаусса-Остроградского
- •Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •Напряженность электрического поля между разноименно заряженными пластинами
- •Напряженность электрического поля равномерно заряженной тонкой нити бесконечной длины
- •Напряженность электрического поля равномерно заряженной сферы
- •Потенциал электрического поля. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов
- •Работа точечного заряда по перемещению пробного заряда
- •Потенциальная энергия взаимодействия системы зарядов
- •Электрический потенциал
- •Связь между электрическим потенциалом и напряженностью электрического поля
- •Эквипотенциальные поверхности
- •Проводники в электрическом поле
- •1. Свойства проводников
- •2. Электрическая емкость
- •3. Энергия электростатического поля
- •Диэлектрики в электрическом поле
- •Постоянный электрический ток
- •1. Сила и плотность тока
- •2. Закон Ома
- •Электрические цепи
- •Закон Ома для полной цепи:
- •Контактные явления Работа выхода
- •Законы Вольта
- •Контактная разность потенциалов
- •Термоэлектрические явления
- •Электрический ток в полупроводниках
- •Собственная проводимость полупроводников
- •Примесная проводимость полупроводников
- •Контакт р- и п-полупроводников. Полупроводниковый диод
- •Магнитное поле токов
- •1. Магнитное поле и его характеристики
- •2. Закон Био-Савара-Лапласа
- •Напряженность поля в центре кругового витка
- •Напряженность поля прямолинейного проводника с током
- •Напряженность поля соленоида и тороида
- •Действие магнитного поля на проводник с током и движущийся заряд Закон Ампера
- •Сила Лоренца
- •Движение заряженной частицы в магнитном поле
- •Работа по перемещению
- •Магнитные свойства вещества
- •1. Парамагнетизм и диамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея Энергия магнитного поля
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея
- •Колебательный контур. Излучение электромагнитных волн
- •Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны
- •Свет и его свойства. Геометрическая оптика Свойства света
- •Геометрическая оптика
- •Дисперсия света
- •Типы спектров
- •Основные фотометрические характеристики
- •Интерференция света Условия возникновения и сущность явления интерференции
- •Условия максимумов и минимумов интерференционной картины
- •Применение интерференции света.
- •Дифракция света Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля
- •Дифракция Френеля
- •Дифракция Фраунгофера
- •Поляризация света Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация при двойном лучепреломлении
- •Вращение плоскости поляризации
- •Законы теплового излучения
- •Свойства теплового излучения
- •Характеристики теплового излучения
- •Поглощательные характеристики тела
- •Понятие абсолютно черного тела
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •Формула Планка
- •Квантовые свойства электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект
- •Масса и энергия фотона Световое давление
- •Эффект Комптона
- •Строение атома водорода по Бору
- •Первый постулат Бора.
- •Второй постулат Бора.
- •Элементы квантовой механики. Частица в одномерной потенциальной яме Корпускулярно-волновой дуализм
- •Общее нерелятивистское уравнение Шредингера
- •Стационарное уравнение Шредингера
- •Строение ядра атома. Виды радиоактивного распада
- •Закон радиоактивного распада
- •Цепная реакция. Устройство и принцип действия ядерного реактора
- •Биологическое действие радиоактивных излучений Элементы дозиметрии радиоактивных излучений
- •Источники радиоактивных излучений
- •Действие облучения на органы и ткани
- •Механизм биологического действия радиации
- •Практическое использование ионизирующих излучений
- •Современные представления о строении элементарных частиц. Лептоны, кварки, глюоны. Кварки
- •Лептоны
- •Физический вакуум
- •Виртуальные частицы
- •Строение и эволюция Вселенной
- •Закон эволюции. Критическая плотность
Действие облучения на органы и ткани
Радиочувствительность различных тканей неодинакова. Наиболее чувствительны костно-мозговая, эпителиальная ткани (эпителий половых желез и кишечный эпителий), а наименее чувствительны — костная и мышечная ткани. Центральная нервная система также высокочувствительна к радиации. Известно, что даже малые дозы нарушают условно-рефлекторную деятельность, вызывают рефлекторные сдвиги, изменяют энцефалограмму. В крови под действием облучения происходят биохимические изменения белков, ферментов, снижается скорость свертывания крови, изменяется число лейкоцитов и в меньшей степени эритроцитов. Облучение понижает активность сперматозоидов, сказывается на деятельности семенников. Влияет общее облучение и на сердечно-сосудистую систему, что выражается в нарушении гемодинамики, падении кровяного давления.
Помимо общего облучения значительную опасность представляет внутреннее облучение тканей при попадании радиоактивных веществ внутрь организма. Особенно опасны в этом случае альфа- и бета-активные вещества, обладающие высокой ионизирующей способностью. Пробеги альфа-частиц и электронов в тканях невелики, и поэтому плотность ионизации в тех местах, где находятся радиоактивные вещества, очень велика, что приводит к гибели клеток. Одним из характерных факторов действия облучения на кровь является образование в ней ядовитых веществ — радиотоксинов, что обнаруживается при введении крови облученного животного необлученному. У необлученного животного появляются при этом признаки лучевой болезни. Радиотоксины — это сильные окислители, продукты окисления фенолов и ненасыщенных жирных кислот. Эти вещества, очевидно, связываются с белками и молекулами ДНК, вызывая изменение обменных процессов в клетках, тормозя их рост и деление.
Механизм биологического действия радиации
Рассмотренные выше эффекты воздействия радиации на органы, ткани и живые организмы в целом связаны с тем, что под действием ионизирующих излучений происходят физико-химические процессы с молекулами воды (у млекопитающих она составляет 60-70% массы тела) и молекулами органических соединений. Эти процессы получили название радиолиза.
Первичный акт радиолиза воды заключается в ионизации молекулы воды с образованием положительного иона Н2О+ и свободного электрона. Электроны в свободном виде в воде существовать не могут и присоединяются к нейтральным молекулам воды, образуя отрицательные ионы Н2О-. Этот процесс происходит практически мгновенно, в течение % 10-15с. После этого начинаются физико-химические превращения с ионами воды: ионы расщепляются на свободные радикалы с ненасыщенными валентностями:
Образовавшиеся свободные радикалы обладают большой химической активностью. Радикал ОН- — сильный окислитель, а Н+ — восстановитель. Эти радикалы взаимодействуют с молекулами воды, в результате чего образуются такие сильные окислители, как перекись водорода (H202), гидропероксид Н02 и даже высшая перекись H204, которые, в свою очередь, приводят к образованию химически активных радикалов, и процесс приобретает характер цепной реакции.
Излучение может производить ионизацию и органических молекул живой ткани, например; RH → R + Н+, где R — органический радикал. Из R в присутствии кислорода могут образовываться перекисные радикалы RO2, которые вновь вступают в реакции с исходным RH и т.д. Таким образом, первичными процессами, происходящими в живых организмах непосредственно в момент действия излучения, являются процессы образования возбужденных молекул, ионов, радикалов и перекисей, т.е. высокоактивных в химическом отношении соединений. Эти соединения будут взаимодействовать с остальными молекулами биологической системы, что приведет к нарушению мембран клеток и функций всего организма.
Для биологического действия ионизирующего излучения характерен скрытый (латентный) период. Разные части клеток по-разному чувствительны к одной и той же дозе ионизирующего излучения. Наиболее чувствительным к действию излучения является ядро клетки. Способность к делению — наиболее уязвимая функция клетки, поэтому при облучении прежде всего поражаются растущие ткани. Это делает ионизирующее излучение особенно опасным для детского организма, включая период, когда он находится в утробе матери. Губительно действует излучение и на ткани взрослого организма, в которых происходит постоянное или периодическое деление клеток: слизистую оболочку желудка и кишечника, кроветворную ткань и половые клетки.
Ионизирующие излучения действуют на последующие поколения облучаемого объекта через наследственный аппарат клеток. Опыты показывают, что при облучении сравнительно небольшими дозами в первую очередь угнетается синтез молекул ДНК, а это ведет к нарушениям в хромосомах, к их деформации, поломкам, а следовательно, к задержкам или полной остановке клеточного деления. При увеличении дозы через десятки минут после облучения разрываются водородные мостики длинных цепей ДНК, а компоненты ее окисляются. Таким образом, разрушается закодированная в ДНК информация, определяющая наследственные признаки. Изменения внутри ДНК вызывают мутации — скачкообразные изменения наследственных признаков.