- •Лекція 1 Тема: Основи біомеханіки та біоакустики
- •Елементи механіки.
- •Закони механіки і тіло людини.
- •Механічні властивості кісток.
- •М’язи. Робота м’язів.
- •Біофізика зовнішнього дихання.
- •Механічні властивості в легенях.
- •Тканини кровоносних судин
- •Звукові хвилі.
- •Характеристика слухового відчуття.
- •Аудіометрія.
- •Звукові методи діагностики.
- •Ультразвук.
- •Інфразвук. Вібрації.
- •Лекція 2
- •Основні поняття реології.
- •Ньютонівські і неньютонівські рідини. Кров.
- •Методи визначення коефіцієнта в'язкості.
- •Основи гемодинаміки.
- •Умова неперервності струмини.
- •Рух рідини у трубках із пружними стінками.
- •Судинна система
- •Основні гемодинамічні показники.
- •Біофізика кровообігу.
- •Лекція 3 Тема: Електричні властивості клітин, тканин та деякі методи реєстрації медичної і біологічної інформації. Електропровідність біологічних тканин і рідин.
- •Електрографія. Фізичні основи електрокардіографії.
- •Імпеданс біологічних тканин.
- •Предмет загальної та медичної електроніки
- •Основні групи електронних медичних приладів та апаратів
- •Надійність медичної апаратури
- •Загальна схема зняття, передачі та реєстрації медико-біологічної інформації
- •Медична електронна апаратура для реєстрації біопотенціалів серця
- •Біопотенціали
- •Біопотенціали дії
- •Проведення біопотенціалів по нервових і м'язових волокнах
- •Електрокардіографія
- •Електрокардіограма
- •Апаратура для реєстрації та спостереження електричної активності серцевої діяльності
- •Блок-схема електрокардіографа
- •Перспективи розвитку апаратури і методів електрокардіографії
- •Практичні проблеми запису екг. Артефакти
- •Основи електроплетизмографїї
- •Біофізичні основи методу електроплетизмографії
- •Лекція 4 Тема: Фізичні онови методів електролікування
- •Науково-методичне обґрунтування:
- •Виховні цілі:
- •Між предметна інтеграція.
- •План та організаційна структура.
- •Зміст лекції.
- •Постійний електричний струм. Гальванотерапія.
- •Імпульсні струми
- •Постійне електричне поле високої напруги
- •Струми вч, увч, нвч.
- •Магнітотерапія
- •Матеріали активізації студентів.
- •Матеріали для самопідготовки.
- •Медицина і фізика: елементи фахової компетентності
- •Фрейм додаткової інформації
- •Лекція 5 Тема: Елементи квантової механіки. Індуковане випромінювання. Лазери. Індуковане випромінювання
- •Рівноважна та інверсна заселеність
- •Будова та принцип дії лазера
- •Застосування лазерів у медицині.
- •Лекція 6 Тема: Теплове випромінювання біологічних об’єктів. Термографія.
- •Закон Кірхгофа
- •Закон випромінювання Планка
- •Закон Стефана—Больцмана
- •Закон зміщення Віна
- •Випромінювання Сонця
- •Інфрачервоне випромінювання
- •Ультрафіолетове випромінювання
- •Лекція 7
- •Оптичні методи дослідження медико-біологічних систем.
- •Історія відкриття явища просвітлення оптики, праці о. Смакули
- •Інші застосування явища інтерференції світла
- •Голографія та її застосування в медицині
- •Колориметрія.
- •Нефелометрія
- •Рефрактометрія
- •Волоконна оптика. Ендоскопія
- •Поляриметрія
- •Поляризаційний мікроскоп
- •Люмінесцентний мікроскоп
- •Око як оптична система
- •Формування зображення предметів в оці
- •Акомодація
- •Механізм зорового сприйняття
- •Денне та сутінкове бачення
- •Чутливість ока
- •Поле зору
- •Кольорове бачення
- •Недоліки ока
- •Лекція 8 Тема: Рентгенівське випромінювання. Методи рентгенівської діагностики в терапії. Історія відкриття рентгенівських променів, праці і. Пулюя
- •Природа рентгенівських променів і методи їх отримання
- •Гальмівне рентгенівське випромінювання
- •Характеристичне рентгенівське випромінювання, його природа. Закон Мозлі
- •Застосування рентгенівського випромівання в медицині
- •Методи рентгенодіагностики
- •Рентгеноскопія
- •Флюорографія (рентгенофлюорографія)
- •Рентгенографія
- •Е лектрорентгенографія
- •Підсилювачі рентгенівського зображення
- •Рентгенотелебачення
- •Рентгенотерапія
- •Рентгенівський структурний аналіз в медико-біологічних дослідженнях
- •Променеві навантаження на медичний персонал при рентгенодіагностичних дослідженнях
- •Деякі факти реакції крові на опромінення
- •Опромінення малими дозами великих груп людей
- •Латентний період - час виявлення в організмі порушень, викликаних радіацією
- •Проблеми ризику, пов'язаного із радіаційною дією
- •Комп'ютерна томографія
- •Лекція 9
- •Елементи фізики атомного ядра
- •Радіоактивність
- •Закон радіоактивного розпаду. Активність
- •Види радіоактивного розпаду
- •Біологічна дія іонізуючого випромінювання
- •Дозиметрія іонізуючого випромінювання
- •Використання ядерних випромінювань у медицині
Лекція 5 Тема: Елементи квантової механіки. Індуковане випромінювання. Лазери. Індуковане випромінювання
На відміну від спонтанних (самодовільних) переходів, що здійснюються лише з більш високих енергетичних рівнів на більш низькі, примусові переходи (переходи під дією зовнішнього випромінювання) можуть з рівною ймовірністю відбуватися як в одному, так і в іншому напрямках. Цей результат був вперше отриманий теоретично А.Ейнштейном.
Примусове випромінювання має досить цінні властивості: напрямок його поширення з точністю співпадає з напрямком поширення зовнішнього випромінювання, яке спричинило випромінювальний перехід. Те саме стосується частоти, фази та поляризації індукованого та зовнішнього випромінювань. Таким чином, індуковане випромінювання тотожне зовнішньому в усіх відношеннях.
У 1940 році радянський фізик В. А. Фабрикант запропонував використати індуковане випромінювання для підсилення електромагнітних хвиль. Розглянемо суть ідеї В.А.Фабриканта детальніше.
Рівноважна та інверсна заселеність
Як відомо, більшість досліджуваних нами систем знаходиться у стані теплової рівноваги, а це означає, що розподіл атомів чи молекул за енергетичними станами або заселеність енергетичних рівнів, підлягає закону, який називається розподіл Больцмана:
Ni=Ce-EikT, зміст якого досить простий: із збільшенням енергії заселеність рівня (кількість атомів чи молекул в даному стані) зменшується, тобто якщо Еm > Еn, то Nm< Nn. Це є так звана рівноважна заселеність енергетичних рівнів.
Як вже зазначалось, фотон з енергією hν = Еm - Еn з рівними ймовірностями буде індукувати переходи Еm → Еn та Еn → Еm. Кількість переходів між рівнями Еm та Еn пропорційна заселеності вихідного рівня. Завдяки тому, що Nm< Nn, поглинання зовнішнього випромінювання буде переважати і примусове випромінювання.
Таким чином, зовнішнє випромінювання при проходженні через речовину, що знаходиться у стані теплової рівноваги, послаблюється.
Підсилення зовнішнього випромінювання можна здійснити шляхом створення у речовині зворотної, по відношенню до рівноважної, заселеності енергетичних рівнів, тобто такої, що при Еm > Еn маємо Nm< Nn. Подібна заселеність енергетичних рівнів називається інверсною. У речовині з інверсною заселеністю енергетичних рівнів примусове випромінювання буде перевищувати поглинання, внаслідок чого зовнішнє випромінювання при проходженні через речовину буде підсилюватись.
Ідея В. А Фабриканта була практично здійснена в 1954 році радянськими фізиками Н. Г. Басовим та А. М. Прохоровим і незалежно американським фізиком Таунсом. Ними був вперше створений мазер - генератор радіохвиль в мікрохвильовому діапазоні. Слово "мазер" є абревіатурою виразу "microware amplification by stimulated emission of radiation". У 1964 р. за створення мазера Н. Г. Басову, А.М. Прохорову та Таунсу було присуджено Нобелівську премію.
В 1960 р. Мейманом (США) був створений перший аналогічний прилад, який працює вже в оптичному діапазоні - лазер або, як його ще називають, оптичний квантовий генератор.