Физика / 32-33 - Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра биофизики, информатики и медицинской аппаратуры

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕДАЦИИ по теме:

«Геометрическая оптика. Оптические системы глаза и микроскопа»

для студентов 1 курса медицинского университета.

Утверждено

на методическом совете кафедры

«___»_______________2010 года

Зав.кафедрой

Профессор __________ Годлевский Л.С.

Одесса 2010

Тема: “ Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами”.

Поглощение єнергии атомами вещества расмотрим на примере атома водорода. Атом водорода может иметь следующие значения єнергий: =-13,53 эВ; =- 3,38 эВ; =-1,51эВ; =-0,85 эВ; =-0,54 эВ и т. д. Следовательно, чтобы атом водорода из первого стационарного состояния перешел во второе он должен поглотить порцию энергии:

=2-1

Если же сообщаемая порция энергии меньше, чем 10, 15 эВ, то атом вообще ее не поглощает.

Если же сообщаемая атому энергия превышает 1= 13,53 эВ, то электрон покидает предели атома водорода и становиться свободным. Нейтральный атом водорода превращается в положительно заряженный ион, поглгщая при этом ровно столько энергии, сколько необходимо для его ионизации,т. е. 13, 53 эВ, а “излишек” энергии передается вылетающему из атома электрону.

Атомы всех других химических элементов также поглощают энергию отдельными квантами, но только величина квантов у них другая. Так, например, атомы ртути поглощают энергию такими квантами: 4,9 эВ; 6,7 эВ; 8,8 эв; 10,4 эВ и т. д. Найменьшая порция энергии, которую может поглотить атом, називается минимальной энергией возбуждения.Минимальная энергия возбуждения различна для различных атомов. Так для атомов ртути она равна 4,9 эВ, для атомов гелия – 12,8 эВ.

1. Излучение энергии атомами вещества. Поглотив, порцию энергии,атом вещества не может длительное время оставаться в возбужденном состоянии. Спустя очень короткий промежуток времени, 10-* с, атом из влзбужденного состояни япереходит скачкообразно переходит в нормальное или менее возбужденное состояние. При этом излучается квант энергии, величина, которого определяется по второму постулату Бора.

Частота электромагнитного излучения атомов строго постоянна. Поэтому для установлния более точного эталона единицы времени в СИ – секунды – использованна из частот излучения изотопа цезия с атомной массой 133. Секунда определяется как интервал времени, в течении которого, совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующей этой частоте

4. Концентрационная колориметрия. На основе закона Бугера – Ламбера - Бера ( в лабораторной практике этот закон выражают Il = I0 * 10 ) разработан ряд фотометрических методов по определению концентрации вещества в окрашенном рамтворе (коцентрационная колориметрия). В этих методах непосредственно измеряют световые потоки, прошедшие через раствор, коэффициент пропускания или оптическую плотность.

2. Флуоресценция- это вид люминесценции признак которой кратковременное послесвечение.

Ряд биологически фунециональных молекул, например молекулы белков,обладают флюоресценцией. Параметры флуоресценнции чувствительны к структуре окружения флуоресцирующей молекулы, поэтому по люминесценции можно изучать химическое превращениея и межмолекулярное взаимодействие.

В последние десятилетия стали широко применять специальные флуоресцирующие молекулы, добавляемые мембранным системам извне. Такие молекулы получили название флуоресцентных зондов (нековалентная связь с мембранной) или флуоресцентных меток (химическая связь).

Изменения флуоресценции зондов и меток позволяет обнаружить конформационные перестройки в белках и мембранах.

5. Основная литература

1. Медична і біологічна фізика / За ред. О.В.Чалого, 2-е видання - К. : Книга-плюс, 2005.

2. Медична і біологічна фізика / За ред. О.В.Чалого. т.1 - К. : Віпол, 1999;

т.2 - К. : Віпол, 2001.

3. Медична і біологічна фізика (практикум) / за ред. О.В.Чалого. – К.: Книгаплюс, 2003.

4. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика. / Киев, Изд. дом “Профессионал”, 2004, 702 с.

5. Свердан П.Л. Вища математика: Аналіз інформації у математиці та медицині. – Львів, Світ, 1998.

6. Чалий О.В., Стучинська Н.В., Меленевська А.В. Вища математика. – К.: Техніка, 2001.

7. Костюк П.Г., Зима В.Л., Магура І.С., Мірошниченко М.С., Шуба М.Ф. Біофізика.

- К.: Обереги, 2001.

8. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика. – Харьков, Изд-во НФАУ, 2003.

9. Зима В.Л. Біофізика. Збірник задач.  К.: Вища шк., 2001.

10. Русяев В.Ф., Мищенко С.В., Пронина Н.В. Медицинская физика (сборник

вопросов и задач). – Полтава, АСМИ, 2001.

6. Дополнительная литература

1. Ремизов А.Н.. Медицинская и биологическая физика. - М: Высш. шк., 1992.

2. Антонов В.Ф. и др.. Биофизика. – М.: Владос, 2000.

3. Эссаулова И.Л., Блохина М.Е, Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. - М : Высш. шк., 1987.

4. Ремизов А.Н., Исакова Н.Х.,.Максина Л.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике. - М : Высш. шк., 1978.

5. Владимиров Ю.А., Рощупкин Д.И., Потапенко А.Я., Деев А.И. Биофизика. - М : Медицина, 1983.

6. Рубин А.Б. Биофизика.- М: Высш. шк. 1987.

7. Волькенштейн М.В. Биофизика .- М : Высш. шк. 1987.

8. Ливенцев Н.М. Курс физики. - М.: Высш. шк. 1978.

6. Самойлов В.О. Медицинская биофизика. - Л. : Изд-во ВМА, 1986.

9. Губанов Н.И., Утенбергов А.А. Медицинская биофизика. - М: Медицина, 1981.

10. Лабораторный и лекционный эксперимент по медицинской и биологической физике / Под ред. Кройтора Д.С., Ремизова А.Н., Самойлова В.О. - Кишинёв: Лумина, 1983.

11. Агапов Б.Т., Максютин Г.В., Островерхов П.И. Лабораторный практикум по физике. - М: Высш. шк., 1982.

12. Хакен Г. Синергетика.  М.: Мир. 1980.

13. Чернавский Д.С. Синергетика и информатика.  М.: УРСС, 2004.

14. Чалый А.В., Цехмистер Я.В.. Флуктуационные модели процессов самоорганиза

ции. К.: Випол, 1994.

15. Чалый А.В. Неравновесные процессы в физике и биологии. - К.: Наук. думка, 1997.

16. Чалий О.В. Синергетичні принципи освіти та науки.  К.: Віпол, 2000.

Методрекомендации составила ас. Приболовец Т. В.