- •Федеральное агентство по образованию
- •Введение
- •1. Панорама современного естествознания
- •1.1. Естественнонаучная и гуманитарная культура
- •1.2.Научный метод
- •1.3. История развития естествознания
- •1.4.Физика - основа современного естествознания
- •2. Иерархия структур в микро-, макро- и мегамире
- •Звёзды. Галактики. Вселенная
- •3. Представление о концепциях материи, движения, пространства и времени
- •3.1.Основные свойства пространства и времени
- •3. 2. Принципы относительности и инвариантность. Симметрия
- •4. Механическое движение. Классическая концепция Ньютона
- •4.1. Физические величины и их единицы измерения
- •4.2. Классическая концепция Ньютона
- •Силы. Закон всемирного тяготения
- •Закон сохранения импульса
- •4.3. Работа, мощность, энергия
- •4.4. Закон сохранения механической энергии
- •4.5. Общефизический закон сохранения энергии
- •5. Колебания и волны
- •5.1. Гармонические колебания и их характеристики
- •5.2. Вынужденные колебания. Резонанс
- •5.3. Волновые процессы
- •5.4. Свойства волн: интерференция, дифракция
- •6. Фундаментальные взаимодействия
- •6.1. Концепции близкодействия и дальнодействия
- •6.2 Виды фундаментальных взаимодействий
- •6.3. Понятие физического поля
- •6.4. Гравитационное поле
- •6.5. Электромагнитные поля и волны
- •6.6. Принцип суперпозиции
- •6.7. Шкала электромагнитных волн
- •7. Статистические и термодинамические свойства макросистем
- •7.1. Основные понятия молекулярной физики
- •7.2. Термодинамические законы
- •7.3. Энтропия
- •7.4. Второе начало термодинамики
- •7.5. Термодинамика открытых систем
- •8. Концепция корпускулярно-волнового дуализма
- •8.1. Природа света
- •8.2. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц
- •8.3. Принципы неопределённости и дополнительности
- •9. Элементы атомной и ядерной физики
- •9.1. Физика атома
- •9.2. Строение атомного ядра
- •9.3. Дефект массы и энергия связи ядра. Явление радиоактивности. Виды радиоактивного распада
- •9.4. Ядерные и термоядерные реакции
- •9.5. Воздействие излучения на человека. Радиационно-биологические процессы
- •10. Развитие химических концепций
- •10.1. Эволюция химических знаний
- •10.2. Основные понятия химии
- •10.3. Периодическая система химических элементов д.И. Менделеева и её современный вид
- •10.4. Виды химической связи
- •10.5. Реакционная способность веществ. Химические реакции
- •Скорость химических реакций. Современный катализ
- •Обратимые и необратимые химические реакции
- •Принцип Ле Шателье
- •Тепловой эффект реакции
- •10.6. Методы качественного и количественного анализа
- •10.7. Синтез вещества
- •11. Мегамир: современные космологические концепции
- •11.1. Концепции эволюции Вселенной
- •11.2. Концепции эволюции звездных объектов
- •Черные дыры
- •Белые карлики
- •Нейтронные звезды
- •Пульсары
- •Квазары
- •11.3. Концепции эволюции Солнечной системы
- •12. Планета Земля и современные представления о литосфере
- •12.2. Теория литосферных плит
- •12.3. Географическая оболочка Земли
- •12.4. Условия, способствующие возникновению жизни на Земле.
- •13. Биосфера. Биологические концепции
- •13.1. Развитие биологических концепций
- •13.2. Концепции происхождения жизни
- •13.3. Принципы развития, эволюции и воспроизводства живых систем
- •13.4. Биосфера и ее свойства
- •13.5. Биологические уровни организации материи
- •13.6. Генетика и эволюция
- •14.Экология в современном мире
- •14.1. Основные направления экологии
- •14.2. Вредные вещества и их реальная опасность
- •14.3. Сохранение озонового слоя
- •14.4. Кислотные осадки
- •14.5. Парниковый эффект
- •14.6. Захоронение радиоактивных отходов
- •15. Феномен Человек
- •15.1. Возникновение человека
- •15.2. Человек: физиология, здоровье, работоспособность, эмоции
- •15.3. Творчество
- •15.4. Биоэтика
- •15.5. Космические и биологические циклы
- •16.Самоорганизация в природе
- •16.1. Синергетика - новая междисциплинарная наука
- •16.2. Порядок из хаоса
- •16.3. Диссипативные структуры
- •16.4. Концепции самоорганизации
- •Принцип универсального эволюционизма. Путь к единой культуре
9.5. Воздействие излучения на человека. Радиационно-биологические процессы
В природе все радиоактивные процессы сопровождаются α-, β- и гамма – излучением. Гамма - фотоны и рентгеновские фотоны взаимодействуют с веществом, в результате чего в облучаемой среде возникает большое число быстро движущихся электронов. Значительная часть их обладает энергией, достаточной для ионизации атомов вещества. Энергия, поглощения при этом средой, определяет радиационный эффект. Как известно, ионизация – это процесс разделения электрически нейтрального атома на электрон и положительный ион.
Облучение, означает, по сути, взаимодействие излучения со средой. С точки зрения радиационного эффекта наиболее важной частью излучения является «ионизирующее излучение» - излучение, энергия которого достаточна для ионизации облучаемой среды.
Для количественной характеристики радиационного эффекта введем следующие понятия и термины.
Экспозиционная доза излучения – количественная характеристика ионизирующего излучения, основанная на величине ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении. Единицей измерения экспозиционной дозы является рентген (Р). 1Р=2,5810-2 Кл/кг.
Поскольку известна энергия, необходимая для ионизации воздуха экспозиционную дозу можно выразить через поглощенную 1Р=0,8810-3 Дж/кг.
Поглощенная доза – количество энергии, поглощенной единицей массы облучаемого вещества. Единицей дозы является рад. 1 рад = 10-2 Дж/кг. В СИ новой единицей поглощенной дозы является грей (Гр). 1 Гр = 100 рад.
Для мягких тканей в поле рентгеновского и гамма – излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной дозе в 1 Р (точно 1Р=0,88 рад=0,8810-3 Гр).
Между поглощенной дозой и радиационным эффектом существует прямая зависимость: чем больше поглощенная доза, тем больше радиационный эффект. Доза, которая вызывает гибель 50% людей через 30 суток после облучения равна 3 Гр (примерно 300 Р).
При лечении рака гамма – излучение направляется на опухоль, в которую предварительно вводятся специальные вещества – сенсибилизаторы, усиливающие радиационный эффект.
10. Развитие химических концепций
10.1. Эволюция химических знаний
Первое научное определение химического элемента сделал Бойль, положивший начало химическому анализу, основанному на экспериментальном методе.
Когда Ломоносов сформулировал закон сохранения энергии, завершился период превращения химии в науку.
В начале XIX века Дальтон заложил основы химической атомистики. Авогадро ввел понятие «молекула» и выдвинул молекулярную гипотезу строения вещества.
Бутлеров создал и обосновал теорию химического строения вещества. Менделеев открыл периодический закон химических элементов.
С конца XX века важнейшим направлением химии стало изучение закономерностей химических процессов. Управление химическими процессами – одна из главных проблем современной химии. На стыке химии и других отраслей естествознания возникли, например, биохимия, агрохимия, геохимия.
В последние десятилетия благодаря открытию новых явлений и эффектов, прежде всего физических, появилась реальная возможность проводить экспериментальные химические исследования на молекулярном уровне.