- •Курс физики и биофизики
- •Введение
- •I.Поступательное движение
- •1. Кинематика поступательного движения.
- •2.Скорость поступательного движения
- •Динамика поступательного движения
- •1.Основные законы динамики
- •Закон изменения импульса
- •Закон сохранения импульса
- •Вес тела и невесомость
- •Работа и мощность
- •6. Энергия системы
- •7. Особенности движения тела в условиях невесомости.
- •II. Вращательное движение
- •Кинематика вращательного движения
- •1. Угловая скорость
- •2. Линейная скорость
- •3. Угловое ускорение
- •2. Момент инерции
- •3 Кинетическая энергия вращательного движения
- •4. Основной закон динамики вращательного движения
- •5. Закон изменения момента импульса
- •6. Закон сохранения момента импульса
- •III. Колебательное движение
- •Гармонические колебания
- •2. Основные характеристики гармонического колебания
- •7. Математический маятник
- •Сложение гармонических колебаний, происходящих по однойпрямой с одинаковой частотой
- •Сложение гармонических колебаний с кратными частотами
- •10. Затухающие колебания
- •11. Вынужденные колебания
- •12. Механический резонанс
- •Колебательные процессы в природе
- •IV. Волны
- •Поперечные и продольные волны
- •Уравнение плоской гармонической волны
- •3. Интенсивность плоской волны или плотность потока энергии
- •V. Акустика
- •1. Природа звука
- •2. Интенсивность звуковой волны
- •Звуковой резонанс
- •Характеристики слухового ощущения
- •Закон Вебера-Фехнера
- •6. Шкала единиц для интенсивности звука
- •Кривые равные громкости
- •Ультразвук и инфразвук
- •9. Физические основы измерения звуковых колебаний вклинике (звуковые методы исследований)
- •VI. Молекулярно – кинетическая теория (мкт)
- •1. Основные положения мкт:
- •Газовые законы для идеального газа
- •2. Основные уравнения мкт
- •3. Понятие о степенях свободы
- •Внутренняя энергия идеального газа
- •Работа газа в изопроцессах
- •5. Реальные газы
- •VII. Гидродинамика. Гемодинамика
- •Идеальная жидкость
- •Уравнение Бернулли
- •3. Течение реальной жидкости. Формула Ньютона
- •4. Физические свойства крови
- •5. Виды течения жидкости
- •Закон Гагена-Пуазейля
- •Модели сердечно-сосудистой системы
- •8. Пульсовые волны
- •9. Работа сердца
- •VIII. Реальные среды (жидкости и твердые тела)
- •1. Основные свойства жидкостей
- •2. Поверхностное натяжение жидкости
- •3. Дополнительное (Лапласовское) давление жидкости
- •4. Капиллярные явления
- •5. Газовая эмболия
- •6. Виды твердых тел
- •7. Закон Гука
- •8. Механические свойства биологических тканей
- •Моделью вязко-упругих свойств является параллельно соединенные этиэлементы, а для упруго-вязких – последовательное соединение:
- •IX. Термодинамика
- •1. Основные определения
- •2. Термодинамические системы
- •3. Первое начало термодинамики
- •4. Применение первого начала термодинамики к биологическим системам
- •Приведенная теплота и энергия
- •6. Второе начало термодинамики
- •7. Живой организм как открытая термодинамическая система
- •X.Электростатика
- •1. Электрическое поле
- •3. Потенциальная энергия электрического поля
- •4. Электроемкость
- •5. Проводники и диэлектрики в электрическом поле
- •Проводники:
- •Диэлектрики:
- •6.Поляризация диэлектриков
- •XI. Электрический ток
- •2. Правила Кирхгофа
- •3. Работа и мощность тока
- •4. Переменный электрический ток
- •Общее сопротивление переменному току
- •XII. Элементы электроники
- •Полупроводниковые электронные устройства
- •1. Полупроводниковый диод
- •Полупроводниковый триод
- •XIII. Постоянное магнитное поле
- •1. Магнитное поле
- •2. Взаимодействие магнитных полей двух токов в параллельных проводниках
- •3. Вещества парамагнитные, ферромагнитные и диамагнитные
- •XIV. Электромагнетизм
- •Опыты Фарадея
- •Направление тока эми
- •Основное уравнение эми
- •Самоиндукция
- •Токи замыкания и размыкания
- •Энергия магнитного поля
- •Вихревые токи
- •Электронно-лучевая трубка
- •XV.Действие электромагнитных полей, электрических токов на биообъекты
- •1.Действие на биоткани переменных высокочастотных токов. Диатермия.
- •2.Действие на биоткани переменного электрического поля ультравысокой частоты. Увч-терапия
- •Действие переменного высокочастотного магнитного поля. Индуктотермия
- •Воздействие на биологическиеткани электромагнитными волнами
- •5. Чувствительность живых существ к электромагнитным полям
- •Действие электрических токов на биологические структуры
- •1. Действие постоянного тока
- •2. Действие импульсных токов
- •3.Действие переменного тока на живые ткани
- •4. Эквивалентные электрические схемы моделирования биологических структур
- •5. Реография
- •XVI. Физические процессы в биологическихмембранах
- •1. Структура и свойства биологических мембран
- •Транспорт веществ через клеточные мембраны
- •2. Общее уравнение переноса
- •3. Электродиффузионное уравнение переноса
- •4. Пассивный и активный транспорт
- •Натрий-калиевый насос
- •5. Мембранный потенциал – φм
- •1)Потенциал покоя
- •2) Потенциал действия
- •6. Осмос
- •XVII. Волновые свойства света
- •1. Интерференция волн
- •2 . Интерференция света
- •3. Интерференция в природе
- •4. Интерференция на тонкой пленке
- •Интерферометр
- •5. Дифракция волн и света
- •Дифракционная решетка
- •Поляризация волн
- •Поляризация света
- •7. Интенсивность волны
- •8. Двойное лучепреломление
- •9. Оптически активные вещества
- •10. Дисперсия света
- •XVIII. Квантовые свойства света
- •1. Двойственность (дуализм) природы света
- •2. Постулаты Бора
- •3.Энергетические уровни атома
- •4. Виды излучения
- •Правило Стокса по фотолюминесценции
- •Применение люминесцентного анализа
- •XIX.Лазеры
- •Свойства лазерного излучения
- •XX. Тепловое излучение
- •Основные характеристики теплового излучения.
- •Абсолютно черное тело
- •Закон Кирхгофа
- •Закон Стефана-Больцмана
- •Закон Вина
- •Формула Планка
- •Инфракрасное излучение (ик)
- •Ультрафиолетовое излучение (уф)
- •XXI. Рентгеновское излучение
- •Биологическое действие рентгеновского излучения.
- •XXII. Ядро атома. Радиоактивность Состав ядра
- •Ядерные силы
- •Модели атомных ядер
- •Энергия связи
- •Радиоактивность
- •Основной закон радиоактивности распада.
- •Виды распадов
- •XXIII. Дозы излучения
- •XXIV. Элементы квантовой механики
- •XXV. Бионика
- •Введение в лабораторный практикум
- •1. Подготовка к выполнению лабораторной работы
- •2. Понятия об измерении и погрешностях измерения
- •3. Погрешности прямых измерений
- •4. Элементы теории погрешностей
- •5. Порядок вычисления погрешностей прямого измерения
- •6. Точность вычисления
- •7.Правила построения графиков
- •8. Контрольные задания для построения графиков
- •9. Основные правила техники безопасности при работе в лабораториях физики
- •Заключение
- •Рекомендуемая литература
- •Краткий справочник по физике Фундаментальные константы
- •Система единиц Приставки Си
- •Механика Кинематика:
- •Уравнение состояния:
- •Броуновское движение:
- •Распределение в потенциальном поле:
- •Термодинамика:
- •Тепловой баланс:
- •Тепловое расширение:
- •Тепловые машины:
- •Электрические и электромагнитные явления Электростатика:
- •Электродинамика. Постоянный ток:
- •Законы электролиза:
- •Электромагнетизм
- •Пространственно-энергетический параметр
Воздействие на биологическиеткани электромагнитными волнами
Различают два диапазона волн, применяемых для лечения:
1) =12,6 см. - сантиметровая терапия (СМВ).
2) =65,2 см. - дециметровая терапия (ДМВ) - микроволновая терапия.
Воздействие осуществляется облучением поверхности органов и соответствующей области тела направленным потоком электромагнитных волн, которые образуются с помощью специального излучателя, называемого волновод. Он содержит диэлектрик и источник ультракоротких волн. Воздействие идет по обоим основным направлениям, т.е. возникает ток проводимости и идет явление поляризации, которые обуславливают нагрев органа. При этом глубина проникновения в СМВ - 3-5 см., а в ДМВ 7-9 см.
Недостатки:
1) Перегрев на границе тканей с высоким и низким содержанием воды, так как возникают стоячие волны (хрусталик глаза, стекловидное тело).
2) Возможен разрыв так называемых водородных связей в молекулах ДНК и РНК. Это означает, что изменяется их ориентация с возможными патологическими последствиями.
5. Чувствительность живых существ к электромагнитным полям
Наша планета и обитающие на ней живые существа постоянно находятся в поле действия электромагнитных волн, излучаемых Солнцем и галактиками. Диапазон частот этих волн от 10 МГц до 10 ГГц, однако интенсивность их незначительная и обычно не превышает 109 Вт/м2, хотя при солнечных вспышках она может возрастать в сотни раз. В последние 40-50 лет интенсивность ЭВМ на планете значительно возросла. Вблизи же радиотелевизионных станций напряженность поля может достигать величины порядка 0,1 В/м, тогда как средняя напряженность электрических разрядов в атмосфере, не превышает 103В/м. Промышленные источники ЭМП могут быть довольно значительными по напряженности.
Высокочастотные (ВЧ) поля с частотой от 10 до 100 МГц, создаваемые генераторами для сушки древесины, также имеют достаточно большую напряженность поля. Сверхвысокочастотные (СВЧ) поля с частотами до 100 МГц возникают вблизи радиолокационных и подобных им установок.
Эксперименты над животными и наблюдения за людьми показывают, что ЭМП-я оказывают влияние на многие функции живых организмов и практически все живые вещества (по тем или иным показателям) чувствительны к действию ЭМП. При взаимодействии поля с биообъектами энергия поля в основном затрачивается на нагревании этих объектов.
Количество теплоты, выделяемое в тканях, зависит от электрических параметров ткани, от частоты, и, естественно от интенсивности облучения. Поскольку ионный состав и количество полярных молекул в разных тканях различно, то при одном и том же ЭМП в разных тканях выделяются разное количество теплоты. Степень нагрева зависит еще и от терморегуляционных свойств ткани.
Органы с относительно малым количеством кровеносных сосудов (глаза, семенники) нагреваются сильнее, т.к. кровь, обладающая большой теплоемкостью, хорошо отводит тепло.
Расчеты показывают, что сколько-нибудь значительных изменений в тканях связанных с нагревом можно ожидать лишь в очень сильных ЭМП, в которых величины напряженности электрического поля достигают значений порядка 100В/м для СВЧ и порядка 106В/м для Вч. Интенсивность таких полей на много порядков превышает интенсивности естественных ЭМП.
При высоких интенсивностях ЭМП нагрев может быть настолько значительным, что возникают ожоги, некроз (омертвление) тканей, дегенеративные изменения в клетках. Реакция организма возможна не только на полях больших интенсивностей, вызывающих недопустимый нагрев тканей.
Самые различные организмы, от одноклеточных до млекопитающих,обладают высокой чувствительностью к ЭМП, интенсивности которых близки к природным, т.е. в тысячи и миллионы раз более слабым, чем те, которые вызывают заметные тепловые эффекты, причем чувствительность к ЭМП повышается при переходе от менее организованных к более организованным системам.
К эффектам нетеплового характера относится в основном действие нацентральную и вегетативную нервную системы, что в свою очередь, приводит к функциональным сдвигам других физиологических систем организма.
К таким сдвигам относятся нарушения ритма сердца, кровяного давления, обменных процессов и т.п. У человека могут нарушаться зрительные, звуковые, осязательные ощущения. У животных происходит изменение эмоционального состояния: от угнетенного до возбужденного.
