- •Содержание
- •Предисловие
- •2. Производная сложной функции.
- •3. Производная второго порядка. Механический смысл второй производной.
- •4. Дифференциал функции.
- •5. Функции многих переменных. Частные производные и дифференциалы.
- •2. Простейшие способы интегрирования.
- •3. Определенный интеграл и его свойства.
- •4. Связь между определенным и неопределенным интегралами.
- •5. Дифференциальное уравнение.
- •Линейные однородные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.
- •Лекция №3 элементы теории вероятности и математической статистики.
- •1.Случайное событие. Вероятность случайного события.
- •2. Случайные величины. Закон распределения и числовые характеристики дискретных случайных величин.
- •3. Непрерывные случайные величины. Нормальный закон распределения (закон Гаусса).
- •4. Статистическое распределение выборки. Гистограмма.
- •5. Обработка результатов прямых и косвенных измерений.
- •6. Понятие о корреляционном анализе.
- •2. Основные законы динамики вращательного движения.
- •3. Механические свойства тканей.
- •4. Биомеханические процессы в опорно-двигательном аппарате человека.
- •Незатухающие гармонические колебания.
- •Затухающие гармонические колебания.
- •Энергия колебательного движения.
- •5. Вынужденные колебания.
- •6. Сложение гармонических колебаний одинакового направления.
- •7. Сложное колебание и его гармонический спектр.
- •Лекция №6 механические волны. Акустика.
- •1. Механические волны. Уравнение волны. Волновое уравнение.
- •2. Энергия волны. Вектор Умова.
- •3. Эффект Доплера.
- •4. Природа звука. Физические характеристики звуковых волн.
- •5. Распространение звуковых волн в среде. Волновое сопротивление.
- •Лекция №7
- •Звуковые методы исследования в клинике.
- •3. Ультразвук (уз), источники уз. Особенности распространения ультразвуковых волн.
- •Медико-биологическое применение ультразвука.
- •Инфразвук (из), особенности его распространения. Действие инфразвуков на биологические объекты.
- •Лекция №8 гидродинамика вязкой жидкости.
- •1.Стационарное течение жидкости. Условие неразрывности струи.
- •2. Уравнение Бернулли и его следствия.
- •3. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона.
- •4. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.
- •5. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.
- •Лекция №9 физические основы гемодинамики.
- •1. Движение жидкости и крови по трубам с эластичными стенками. Кровеносная система как разветвление труб.
- •2. Распространение пульсовых волн.
- •3. Нарушения гемодинамических показателей сосудистой системы.
- •4. Модельные представления процесса кровообращения.
- •5. Работа и мощность сердца.
- •6. Физические основы клинического метода измерения давления крови.
- •2. Первое начало термодинамики.
- •3. Второе начало термодинамики.
- •4. Связь между свободной, связанной энергией и энтропией.
- •5. Основы теории открытых систем. Отличия стационарного состояния от термодинамического равновесия.
- •6. Термометрия и калориметрия.
- •7. Гипертермия и гипотермия.
- •Лекция №11 электрический диполь. Физические основы электрокардиографии.
- •1. Основные характеристики электрического поля.
- •2. Электрический диполь. Диполь в электрическом поле.
- •3. Электрическое поле диполя.
- •4. Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе).
- •5. Физические основы электрокардиографии.
- •6. Теория отведений Эйнтховена. Вектроэлектрокардиография.
- •Лекция №12 постоянный ток. Действие постоянного тока на организм.
- •1. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей для постоянного тока. Явление поляризации.
- •2. Механизмы действия постоянного тока на организм.
- •3. Гальванизация. Аппарат гальванизации.
- •4. Лекарственный электрофорез.
- •Лекция №13 переменный ток. Природа емкостных свойств тканей организма.
- •1. Получение переменного тока. Основные его характеристики.
- •2. Различные виды электрических сопротивлений в цепи переменного тока.
- •3. Полное сопротивление (импеданс) в цепи переменного тока. Р езонанс напряжения.
- •4. Полное сопротивление (импеданс) тканей организма. Использование метода электропроводности в медицине.
- •Лекция №14 магнитное поле. Действие магнитных полей на организм человека.
- •1. Основные характеристики магнитного поля.
- •2. Магнитные свойства вещества.
- •3. Действие магнитных полей на живые организмы.
- •4. Использование магнитных полей в медицине.
- •2. Надёжность медицинской аппаратуры.
- •3. Электробезопасность медицинской аппаратуры.
- •4. Общая схема получения, передачи и регистрации медико-биологической информации.
- •5. Электроды для съёма биоэлектрического сигнала.
- •6. Датчики медико-биологической информации.
- •Лекция №16 высокочастотная электротерапия и электрохирургия.
- •1. Воздействие радиоволн на биологические структуры.
- •2. Нагревание проводников высокочастотным током. Диатермия. Электрохирургия. Дарсонвализация.
- •3. Нагревание проводника в переменном магнитном поле. Индуктотермия.
- •4. Нагревание проводников и диэлектриков в ультравысокочастотном электрическом поле. Увч-терапия.
- •5. Микроволновая терапия.
- •2. Липидные модельные мембраны.
- •3. Некоторые физические свойства мембран и методы их исследования.
- •4. Общее уравнение переноса. Диффузия. Уравнение Фика.
- •Лекция № 18 транспорт веществ через биологические мембраны.
- •1. Пассивный перенос молекул (атомов) через биологические мембраны. Разновидности пассивного переноса.
- •2.Перенос ионов через мембрану. Уравнение Нернста-Планка.
- •3. Активный транспорт веществ. Молекулярная организация систем активного транспорта.
- •Лекция №19 биоэлектрические потенциалы.
- •1. Мембранные потенциалы и их ионная природа.
- •2. Потенциал покоя.
- •3. Потенциал действия.
- •4. Распространение потенциала действия по нервному волокну.
- •Лекция №20 интерференция и дифракция света. Принцип рентгеноструктурного анализа.
- •1. Интерференция световых волн. Когерентность.
- •2. Дифракция света. Дифракция света на щели в параллельных лучах.
- •3. Дифракционная решётка. Дифракционный спектр.
- •4. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Основы рентгеноструктурного анализа.
- •2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков.
- •3. Поляризация при двойном лучепреломлении.
- •4. Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия.
- •5 . Поляризационный микроскоп.
- •6. Дисперсия света.
- •7. Спектральные приборы.
- •8. Спектральный анализ.
- •2. Разрешающая способность глаза. Недостатки оптической системы глаза.
- •3. Основы фотометрии.
- •4. Чувствительность глаза к свету и цвету. Адаптация.
- •5. Биофизические основы зрительной рецепции.
- •2. Разрешающая способность и полезное увеличение микроскопа.
- •3. Некоторые специальные приёмы оптической микроскопии.
- •4. Волновые свойства частиц. Электронная микроскопия.
- •5. Волоконная оптика и её применение в эндоскопии.
- •Лекция №24 тепловое излучение. Фотоэффект.
- •1. Характеристики теплового излучения. Абсолютно чёрное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа.
- •2. Квантовый характер излучения. Формула Планка. Законы излучения абсолютно чёрного тела.
- •3. Излучение тела человека. Основы термографии.
- •4. Фотоэлектрический эффект.
- •5. Практическое применение фотоэффекта.
- •2. Фотолюминесцентный качественный и количественный анализ биологических систем.
- •3. Индуцированное излучение атомов.
- •4. Оптические квантовые генераторы (лазеры).
- •5. Основные свойства лазерного излучения, биофизический механизм его действия, применение в биологии и медицине.
- •2. Устройство рентгеновских трубок и простейшего рентгеновского аппарата.
- •3. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, некогерентное рассеяние, фотоэффект).
- •4. Использование рентгеновского излучения в медицине (рентгеноскопия, рентгенография, рентгеновская томография, флюорография, рентгенотерапия).
- •2. Основные виды радиоактивного распада.
- •3. Методы получения радионуклидов.
- •4. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.
- •5. Использование радионуклидов в медицине.
- •Лекция №28 дозиметрия ионизирующего излучения.
- •1. Поглощённая и экспозиционная дозы. Мощность дозы.
- •2. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза. Эквивалентная эффективная доза. Коллективная доза.
- •3. Дозы естественного облучения.
- •4. Дозиметрические приборы.
- •ТестЫ для проверки знаний студентов по медицинской и биологической физике
- •1. Основные понятия высшей математики.
- •2. Механика. Акустика.
- •3. Гидродинамика и гемодинамика.
- •4. Электродинамика.
- •5. Физические процессы в биологических мембранах.
- •6. Оптика.
- •7. Тепловое излучение. Квантовая природа света.
- •8. Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.
- •Задачи и вопросы по медицинской и биологической физике
- •1. Механика.
- •2. Звук и его восприятие.
- •3. Течение жидкости. Особенности кровотока.
- •4. Теплопередача. Терморегуляция.
- •5. Электричество.
- •6. Оптика. А) Глаз и оптические приборы.
- •Б) Волновые свойства света. Фотометрия.
- •7. Элементы атомной и ядерной физики.
- •Ответы и решения
- •I. Механика.
- •II. Звук и его восприятие.
- •III. Течение жидкости. Особенности кровотока.
- •IV. Теплопередача. Терморегуляция.
- •V. Электричество.
- •VI. Оптика. А) Глаз и оптические приборы.
- •Б) Волновые свойства света. Фотометрия.
- •VII. Элементы атомной и ядерной физики.
- •Справочные таблицы
- •Основные физические постоянные
- •Плотность твердых тел
- •Плотность жидкостей
- •Плотность биологических субстанций
- •Плотность газов и насыщенных паров
- •6. Модуль упругости материалов
- •7. Поверхностное натяжение на границе
- •8. Скорость звука в разных веществах
- •9. Динамическая вязкость некоторых веществ
- •10. Удельные теплоемкости веществ в интервале
- •11. Удельное сопротивление при 20○с
- •12. Относительные диэлектрические проницаемости веществ
- •13. Энергия ионизации
- •14. Подвижность ионов в газах
- •15. Показатель преломления
- •16. Предельные углы внутреннего отражения
- •17. Массы некоторых изотопов
- •18. Массы и энергии покоя некоторых частиц
- •19. Периоды полураспада
- •20. Таблица значений синусов и тангенсов
- •Литература
- •Медицинская и биологическая физика Учебное пособие
- •210602, Витебск, Фрунзе, 27
- •210602, Витебск, Фрунзе, 27
А.П. Баранов, М.Ф. Клименок
МЕДИЦИНСКАЯ
И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
Витебск – 2005
Министерство здравоохранения Республики Беларусь
Витебский государственный медицинский университет
А.П. Баранов, М.Ф. Клименок
МЕДИЦИНСКАЯ
И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
Учебное пособие
для студентов лечебно-профилактического факультета
Витебск
2005
УДК: 61:53 (076.5)
ББК 22.3
Б 24
Рецензенты:
заведующий кафедрой общей и прикладной физики Витебского государственного университета им. П.М. Машерова, кандидат
физико-математических наук, доцент М.П. Шмидт;
профессор кафедра патологической физиологии Витебского государственного медицинского университета, Родионов Ю.Я.
Баранов А.П.
Б 24 Медицинская и биологическая физика. Учебное пособие для студентов лечебно-профилактического факультета медицинского вуза. / А.П. Баранов, М.Ф. Клименок. – Витебск, ВГМУ, 2005. – 392 с.
ISBN 985 - 466 - 038 - 9
Учебное пособие “Медицинская и биологическая физика” подготовлено в соответствии с типовой учебной программой лечебно-профилактического факультета. Наряду с лекционным курсом в него включены контрольные тесты для проверки уровня знаний студентов, задачи и качественные вопросы. Содержание тестовых вопросов и задач соответствует содержанию лекционного курса.
Учебное пособие предназначено для студентов первого курса лечебно-профилактического факультета.
Рекомендовано к изданию Центральным учебно-научно-методическим Советом непрерывного медицинского и фармацевтического образования Витебского государственного медицинского университета (21.04.2003г., протокол №4).
УДК: 61:53 (076.5)
ББК 22.3
Баранов А.П., Клименок М.Ф., 2005
Витебский государственный
медицинский университет, 2005
ISBN 985 - 466 - 038 - 9
Содержание
Предисловие |
5 |
|
|
|
|
I. Курс лекций |
||
|
|
|
№ 1. |
Производная и дифференциал функции. Частные производные. |
6 |
№ 2. |
Неопределённый интеграл. Определённый интеграл. Дифференциальные уравнения. |
14 |
№ 3. |
Элементы теории вероятности и математической статистики. |
22 |
№ 4. |
Основные законы кинематики и динамики вращательного движения. Механические свойства биотканей. Биомеханические процессы в опорно-двигательном аппарате человека. |
33 |
№ 5. |
Механические колебания. |
44 |
№ 6. |
Механические волны. Акустика. |
52 |
№ 7. |
Характеристики слухового ощущения. Ультразвук. Инфразвук. |
61 |
№ 8. |
Гидродинамика вязкой жидкости. |
70 |
№ 9. |
Физические основы гемодинамики. |
78 |
№ 10. |
Термодинамика биологических систем. |
89 |
№ 11. |
Электрический диполь. Физические основы электрокардиографии. |
103 |
№ 12. |
Постоянный ток. Действие постоянного тока на организм. |
112 |
№ 13. |
Переменный ток. Природа емкостных свойств тканей организма. |
121 |
№ 14. |
Магнитное поле. Действие магнитных полей на организм человека. |
130 |
№ 15. |
Основы медицинской электроники. |
140 |
№ 16. |
Высокочастотная электротерапия и электрохирургия. |
150 |
№ 17. |
Физические основы строения и функционирования биологических мембран. Явление переноса. |
158 |
№ 18. |
Транспорт веществ через биологические мембраны. |
168 |
№ 19. |
Биоэлектрические потенциалы. |
176 |
№ 20. |
Интерференция и дифракция света. Принцип рентгеноструктурного анализа. |
185 |
№ 21. |
Поляризация и дисперсия света. |
195 |
№ 22. |
Оптическая система глаза. Биофизические основы зрительной рецепции. |
207 |
№ 23. |
Оптическая и электронная микроскопия. Волоконная оптика. |
219 |
№ 24. |
Тепловое излучение. Фотоэффект. |
231 |
№ 25. |
Люминесценция. Вынужденное излучение. |
241 |
№ 26. |
Рентгеновское излучение. |
252 |
№ 27. |
Радиоактивность. |
262 |
№ 28. |
Дозиметрия ионизирующего излучения. |
272 |
|
|
|
II. Тесты для проверки знаний студентов |
||
|
|
|
1. |
Основные понятия высшей математики. |
281 |
2. |
Механика. Акустика. |
283 |
3. |
Гидродинамика и гемодинамика. |
291 |
4. |
Электродинамика. |
296 |
5. |
Физические процессы в биологических мембранах. |
308 |
6. |
Оптика. |
314 |
7. |
Тепловое излучение. Квантовая природа света. |
321 |
8. |
Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии. |
326 |
|
|
|
III. Задачи и вопросы |
||
|
|
|
1. |
Механика. |
333 |
2. |
Звук и его восприятие. |
338 |
3. |
Течение жидкости. Особенности кровотока. |
342 |
4. |
Теплопередача. Терморегуляция. |
346 |
5. |
Электричество. |
348 |
6. |
Оптика. |
|
|
а) Глаз и оптические приборы. |
354 |
|
б) Волновые свойства света. Фотометрия. |
357 |
7. |
Элементы атомной и ядерной физики. |
362 |
|
|
|
Ответы и решения |
370 |
|
|
|
|
Справочные таблицы |
386 |
|
|
|
|
Литература |
394 |
|
