- •Литература
- •Лекция №1 Колебания и волны
- •Примеры решения задач
- •Колебательные системы в биологии и медицине
- •2. Механические волны
- •Примеры решения задач
- •Ультразвук
- •Эффект Доплера
- •Диагностическое применение эффекта Доплера
- •Примеры решения задач
- •Лекция №2 Течение и свойства жидкостей
- •Примеры решения задач
- •Формула Пуазейля
- •Примеры решения задач
- •Примеры решения задач
- •Лекция №3 Электростатика
- •4. Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал.
- •5. Использование электрического поля в медицине.
- •Примеры решения задач
- •Лекция №4 Контактные явления
- •Лекция №5 Электромагнетизм
- •5. Магнитные свойства тканей организма. Физические основы магнитобиологии.
- •Примеры решения задач
- •Лекция №6
- •2. Частица в электрическом поле
- •4. Электромагнитные счетчики скорости крови
- •Примеры решения задач
- •Лекция №7
- •Примеры решения задач
- •Лекция №8 Электрические колебания и электромагнитные волны
- •Примеры решения задач
- •Лекция №9 Оптика
- •4. Эндоскопическая аппаратура и ее применение в клинической практике.
- •Примеры решения задач
- •Лекция №10 Волновые свойства света
- •Примеры решения задач
- •Лекция №11
- •Примеры решения задач
- •Лекция №12 Квантовые свойства света и строение атома
- •Примеры решения задач
- •4. Дискретность энергетических состояний атома. Постулаты Бора.
- •5. Квантовая теория строения атома водорода.
- •Примеры решения задач
- •Лекция №13 Рентгеновское излучение, его использование в медицине
- •3. Использование р.И. В медицинской практике
- •Лекция №14 Лазерное излучение, его использование в медицине.
- •4.Использование лазера в медицине
- •Примеры решения задач
- •Лекция №15 Магнито-резонансные явления, их применение в медицине.
- •Примеры решения задач
- •Лекция №16 Основы ядерной физики. Понятия ядерной медицины.
- •Примеры решения задач
Примеры решения задач
В аппарате для УВЧ-терапии используется колебательный контур, состоящий из воздушного конденсатора с площадью пластин S=100см2каждая и катушки с индуктивностьюL=10-5Г. Период электрических колебаний в контуреT=10-7c. Определить расстояние между пластинами конденсатора.
Решение:
(1),
(2).
С другой стороны, емкость плоского конденсатора
(3)
Приравнивая между собой правые части равенств, выражающих С, получим
2. В магнитотерапевтической машине используется колебательный контур, состоящий из катушки с индуктивностью L=2,5Г и двух конденсаторов, соединенных между собой параллельно, емкостьюмкФ каждый. Определить период Т электрических колебаний в контуре и длинуизлучаемых контуром электромагнитных волн.
Решение:
Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью L=2,5Г и двух конденсаторов, соединенных между собой параллельно, поэтому их общая емкость С равна сумме емкостей, соединяемых конденсаторов. Поэтому. Тогда, пользуясь формулой Томсона, получим
Согласно формуле , гдем/с – скорость распространения электромагнитных волн, Т-период этих волн.
Так как период э/м волн равен периоду создающих электрических колебаний, то
Лекция №9 Оптика
Природа света. Основные понятия оптики.
Отражение и преломление света. Закон Снеллиуса. Полное отражение.
Ход лучей в призме.
Эндоскопическая аппаратура, ее применение в клинической практике.
Оптика - раздел физики, в котором изучаются вопрос о природе света, закономерностях световых явлений и процессы взаимодействия света с веществом.
В течение двух с половиной столетий представление о природе света претерпело существенное изменение. В конце 17 в. Сформировались две принципиально различные точки зрения на природу света: корпускулярная теория, разработанная Ньютоном, и волновая теория, разработанная Гюйгенсом. Согласно корпускулярной теории, свет есть поток материальных частиц (корпускул), летящих с большой скоростью от источника света.
Согласно волновой теории, свет представляет собой волну, исходящую от источника света и распространяющуюся с большой скоростью в «мировом эфире»-неподвижной, упругой среде, непрерывно заполняющей всю вселенную.
По современным воззрениям свет - сложный электромагнитный процесс, обладающий как волновыми, так и корпускулярными свойствами. В некоторых явлениях (интерференция, дифракция, поляризация света) обнаруживаются волновые свойства света; эти явления описываются волновой теорией. В других явлениях (фотоэффект, люминесценция, атомные и молекулярные спектры) обнаруживаются корпускулярными свойствами света; такие явления описываются квантовой теорией.
Таким образом, волновая (электро-магнитная) и корпускулярная (квантовая) теория не отвергают, а дополняют друг друга, отражая тем самым двойственный характер свойств света.
В геометрической (лучевой) оптике рассматриваются законы распространения света в прозрачных средах на основе представлений о свете, как о совокупности световых лучей-линий, вдоль которых распространяется энергия световых электромагнитных волн. В геометрической оптике не учитываются волновые свойства света и связанные с ними дифракционные явления.
В различных прозрачных средах свет распространяется с различными скоростями, меньшими скоростями света в вакууме. Среда, во всех токах которой скорость распространения света одинакова, называется оптически однородной средой.
Монохроматическим будем называть свет какой-либо одной волны, или, говоря о субъективном восприятии, какого-либо одного цвета.
2.Отражкение и преломление света. Закон Снеллиуса. Полное отражение.
Плоский фронт волны ОА падает на границу раздела сред, где он частично отражается (лучи 3 и 4), а частично преломляются. Применяя принцип Гюйгенса-Френеля, построим фронты отраженной и преломленной волн. В точку В свет приходит позднее, чем в точку О, на время
За это время из точки О (как из вторичного источника света) в первой среде успевает распространиться полусферическая волна радиусом
,
А во второй среде – полусферичекая волна радиусом
От всех остальных точек границы ОВ (кроме точки В) также распространяются вторичные полусферические волны, радиусы которых окажутся убывающими в направлении от О к В.
Огибающая всех волновых полусфер первой среды дает фронт отраженной волны ВД, а огибающая всех полусфер второй среды - фронт преломленной ВЕ.
ОАВ=ВДО (какс общей гипотенузой и катетом): ОД=r=АВНо
(1)
Закон отражения света (1): падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела сред в точке падения; угол падения равен углу отражения
Учитывая, что ,, получим
(2)
Закон преломления света (2): падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к границе раздела сред, проведенным в точке падения; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде.
Обозначая и,
Где с – скорость света в вакууме, n1иn2 –абсолютные показатели преломления первой и второй сред, получим:
(3)
Где -относительный показатель преломления второй среды относительно первой
.
Eсли свет переходит из оптически более плотной среды () в оптически менее плотную среду (n2<n1), то согласно (3),. Поэтому при некоторомуголº, т.е. преломленный луч будет скользить вдоль границы раздела сред, не входя во вторую среду. Угол А называется предельным углом падения.
При свет полностью отражается в первую среду. Это явление называется полным внутренним отражением света
Согласно (3)
(3’)
Из этих соотношений можно определить n21. Это делается с помощью рефрактометра.
3. Ход лучей в призме.
Во многих приборах для преломления света используются стеклянные призмы. После двукратного преломления луч оказывается отклоненным от первоначального направления на угол , называемым углом отклонения. Угол-преломляющий угол призмы.
Найдем из закона преломления
;
При малых ибудут также малы,и
(4)
На основании о внешнем угле из ВЕД следует, что
(5)
Аналогично из ВСД находим
Подставляя ииз (4) и учитывая (5), после преобразований получим:
или
(6)