- •Курс физики и биофизики
- •Введение
- •I.Поступательное движение
- •1. Кинематика поступательного движения.
- •2.Скорость поступательного движения
- •Динамика поступательного движения
- •1.Основные законы динамики
- •Вес тела и невесомость
- •Работа и мощность
- •Закон изменения импульса
- •Закон сохранения импульса
- •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
- •Полупроводниковый триод
- •XIII. Постоянное магнитное поле
- •1. Магнитное поле
- •Полупроводниковые электронные устройства
- •1. Полупроводниковый диод
- •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
Модели атомных ядер
1.Капельная модель ядра - по этой модели идет взаимодействие нуклонов подобно взаимодействию молекул в капле жидкости, что позволяет объяснить механизм ядерных реакций.
2.Оболочечная модель - рассматривает ядро, в котором нуклоны распределены по энергетическим уровням, аналогично электронной структуре атома.
Такая модель объясняет устойчивую структуру атомных ядер.
Ядерные силы носят обменный характер. Это означает, что при их взаимодействии происходит обмен третей частицей, которую называют π-мезон: (π0, π+, π-,) π-мезон - квант ядерной энергии.
Время взаимодействия нуклонов между собой ≈10-23с, идёт обмен π-мезонами. Из-за малого времени существования π-мезоны называют виртуальными частицами.
Энергия связи
Энергия связи - та энергия, которая необходима чтобы разрушить ядро и удалить нуклоны из поля действия ядерных сил.
При обратном процессе эта энергия выделяется.
Обозначим: Есв – энергия связи.Масса свободных нуклонов больше, чем масса этих же нуклонов в ядре.
По Эйнштейну Есв = mс2, где m - масса частицы, с - скорость света.
Поэтому Е = (mH - мя)с2
где: mH - масса нуклона;
мя – масса ядра.
Или:Е = [(Zmp+Nmn) - мя]с2
где Z - число протонов;
N - число нейтронов.
mp– масса протона;
mn - масса нейтрона.
Радиоактивность
(радиоактивный распад)
Самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного элемента в изотопы другого элемента, сопровождающееся определённым излучением, называется радиоактивностью. Этот процесс не зависит от внешних условий: температуры, давления, чистоты вещества, идёт самопроизвольно.
Различают естественную радиоактивность (наблюдается у неустойчивых изотопов, которые существуют в природе) и искусственную радиоактивность - радиоактивность, полученную вследствие проведенных ядерных реакций.
Стабильность ядер атомов.
≈1-легкие
ядра (это наиболее стабильные ядра).
А ядра с отношением >1,6 (тяжёлые ядра) менее стабильны и у них может происходить естественный распад.
Есть так называемые «магические числа» для наиболее стабильных ядер: 2, 8, 20, (28), 50, 82, (126) - это число протонов и нейтронов или тех и других вместе, при которых ядра наиболее устойчивы.
Например:
;
.
Основной закон радиоактивности распада.
За одинаковое время распадается одна и та же часть имеющегося в наличии ядерного вещества. Поэтому количество распавшихся ядер пропорционально их наличному числу и времени распада:
-dN=λN dt
Здесь: -dN - количество распавшихся ядер.
λ - постоянная распада.
N- наличное число ядер. dt-время распада.
Или:
Где е - основание натурального логарифма, N0- начальное число ядер.
Экспоненциальная зависимость радиоактивного распада иллюстрируется графиком:
(время)
Т
Т-период полураспада - это время, за которое распадается половина от наличного числа ядер. Тогда за 2 полупериода распадается 75% наличного числа ядер.
Активность радиоактивного распада - это скорость радиоактивного распада т.е. число ядер, распавшихся за единицу времени. Так как
-dN=λNdt
то:
- активность (Бк).
Единицы активности:
Беккерель: 1Бк = 1расп/c
3,71010Бк=1Кu (кюри).
Биологический период полураспада - это время, за которое из организма естественным путём выделяется половина радиоактивного вещества:
Tб- биологический период полураспада.
При этом выполняется уравнение:
Т - результирующий период полураспада
Тф - физический период полураспада
