- •Интервальная оценка генеральной средней по выборке (большой и малой). Доверительный интервал. Доверительная вероятность.
- •Механические колебания. Виды колебаний. Графики зависимостей смещения от времени, характеристики колебаний.
- •Вынужденные колебания. Резонанс. Сложное колебание и его гармонический спектр.
- •Механические волны. Виды волн. Уравнение плоской волны. Характеристики волны: фаза, длина, фронт, скорость. Поток энергии волны. Интенсивность волны.
- •Эффект Доплера и его использование в медицине.
- •Звук. Физические характеристики звука: частота, интенсивность, звуковое давление. Связь интенсивности и звукового давления.
- •Скорость волны в среде, акустический импеданс. Коэффициент проникновения звуковой волны.
- •Высота тона.
- •Громкость ( ).
- •Механическое действие.
- •Тепловое действие.
- •Химическое действие.
- •Стационарное (ламинарное) течение. Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
- •Ламинарное течение жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля. Турбулентное течение. Число Рейнольдса. Гидравлическое сопротивление.
- •Механические свойства сосудов. Уравнение Ламе. Ударный объем крови. Пульсовая волна, скорость ее распространения. Физические основы клинического метода измерения давления крови.
- •Биологические мембраны, их структура и функции. Физические свойства и параметры биомембран (толщина, жидкокристаллическое состояние, микровязкость, трансмембранный потенциал, электроемкость).
- •Перенос незаряженных молекул (атомов) через мембраны. Уравнение Фика и его выражение для мембраны. Коэффициент проницаемости мембран.
- •Перенос ионов через мембраны. Электродиффузия. Уравнение Нернста-Планка.
- •Пассивный транспорт и его основные виды. Понятие об активном транспорте.
- •Биоэлектрические потенциалы. Потоки ионов через мембрану в стационарном состоянии. Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца. Механизм генерации потенциала действия.
- •Задачи исследования электрических полей в организме. Электрический диполь. Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе). Теория Эйнтховена и объяснение электрокардиограмм.
- •Активное и реактивное сопротивления в цепи переменного тока (импеданс). Импеданс тканей организма. Частотная зависимость импеданса. Эквивалентная электрическая схема тканей организма.
- •Электромагнитная волна. Уравнения электромагнитной волны. Интенсивность электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн.
- •Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием: постоянного тока, тока низкой частоты. Пороги ощутимого и не отпускающего тока.
- •Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием: тока высокой частоты, переменного магнитного поля, переменного электрического поля.
- •Интерференция света. Когерентные волны. Интенсивность света при интерференции. Условия для наибольшего усиления (максимум) и ослабления (минимум) волн.
- •Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики.
- •Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Условие для главных максимумов (основная формула дифракционной решетки). Дифракционный спектр.
- •Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса. Способы получения поляризованного света: отражение на границе двух диэлектриков (закон Брюстера) и двойное лучепреломление.
- •Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Законы преломления света. Полное внутреннее отражение света. Волоконная оптика и ее использование в медицине.
- •Линза. Формула тонкой линзы. Аберрации линз: сферическая, хроматическая, астигматизм.
- •Оптическая система глаза: светопроводящий и световоспринимающий аппарат. Главная оптическая и зрительная оси глаза. Аккомодация. Расстояние наилучшего зрения. Ближняя точка глаза.
- •Недостатки оптической системы глаза и способы их компенсации. Наименьший угол зрения как характеристика разрешающей способности глаза. Острота зрения.
- •Оптическая микроскопия. Лупа, ход лучей в лупе, ее увеличение. Ход лучей в микроскопе, формула для увеличения.
- •Предел разрешения и полезное увеличение микроскопа. Специальные приемы микроскопии: ультрафиолетовый микроскоп, иммерсионные среды, ультрамикроскопия, микропроекция и микрофотография.
- •Тепловое излучение тел. Характеристики теплового излучения. Черное и серое тела. Закон Кирхгофа.
- •Законы излучения черного тела: формула Планка, закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина.
- •Тепловое излучение тела человека. Физические основы термографии. Излучение Солнца: солнечная постоянная, спектр излучения, изменение спектрального состава радиации земной атмосферой.
- •Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада, период полураспада. Активность.
- •Биофизические основы использования радионуклидов в медицине. Позитрон-эмиссионная томография, сцинтиграфия.
- •Дозиметрия ионизирующих излучений. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы, связь мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивного препарата.
- •Электронные энергетические уровни атомов. Энергетические уровни молекул. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.
- •Люминесценция. Различные виды люминесценции. Хемилюминесценция. Фотолюминесценция: флуоресценция и фосфоресценция, механизм возникновения. Спектр фотолюминесценции, закон Стокса.
- •Квантовый выход люминесценции. Закон Вавилова. Количественный и качественный люминесцентный анализ. Люминесцентный микроскоп.
- •Фотобиологические процессы, их основные стадии. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Спектры поглощения и спектры действия. Понятие о фотомедицине.
- •Высокая интенсивность.
Механические волны. Виды волн. Уравнение плоской волны. Характеристики волны: фаза, длина, фронт, скорость. Поток энергии волны. Интенсивность волны.
Механическая волна –это распространение колебаний в упругой среде, сопровождающееся переносом энергии.
Упругая среда –это среда, частицы которой связаны между собой упругими силами.
При распространении механической волны в среде, сами частицы среды не перемещаются вместе с ней, а колеблются около положений равновесия. Распространение волны сопровождается переносом энергии, но не переносом вещества.
Виды волн.
В зависимости от физической среды, в которой распространяются волны, их свойства различны и поэтому различают:
- волны на поверхности жидкости;
- упругие волны (звук, сейсмические волны);
По отношению к направлению колебаний частиц среды:
- продольные волны (волны сжатия) — колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны. Возникают в любых средах (твердых, жидких, газообразных). Пример: распространение звуковых волн;
- поперечные волны (волны сдвига) — частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Возникают только в твердых средах;
- волны смешанного типа.
Если в одномерной модели твердого тела один или несколько шариков сместить в направлении, перпендикулярном цепочке, то возникнет деформация сдвига. Деформированные при таком смещении пружины будут стремиться возвратить смещенные частицы в положение равновесия. При этом на ближайшие несмещенные частицы будут действовать упругие силы, стремящиеся отклонить их от положения равновесия. В результате вдоль цепочки побежит поперечная волна. В жидкостях и газах упругая деформация сдвига не возникает. Если один слой жидкости или газа сместить на некоторое расстояние относительно соседнего слоя, то никаких касательных сил на границе между слоями не появляется. Силы, действующие на границе жидкости и твердого тела, а также силы между соседними слоями жидкости всегда направлены по нормали к границе – это силы давления. То же относится к газообразной среде. Следовательно, поперечные волны не могут существовать в жидкой или газообразной средах.
По виду фронта волны:
- плоская волна — такие волны, фронтом которых является плоскость, перпендикулярная направлению распространения волны;
- сферическая волна — такие волны, фронт которых имеет форму сферы;
- цилиндрическая волна — такие волны, фронткоторых имеет форму цилиндра.
Уравнение плоской волны позволяет определить смещение любой точки, участвующей в волновом процессе, в любой момент времени.
Где – скорость распространения волны, = – это амплитуда колебаний всех точек, она одинакова; – круговая частота колебаний, определяется частотой внешнего воздействия; – время, за которое возмущение дойдет до координаты, которую мы обозначаем , а т.к. это время имеет прямую зависимость со скоростью, то ; – момент времени, в который смещается точка с координатой .
Характеристики волны (пространственные и временные):
Фронт волны –геометрическое место точек (поверхность), в которых фаза колебаний имеет одно и тоже значение.
Фаза волны ( ) – аргумент при косинусе в уравнении плоской волны .
Скорость распространения волны ( ) - это скорость перемещения фронта волны. зависит от свойств среды (плотности, температуры) и от типа волны (продольная, поперечная).
Среда |
звуковой волны (м/с) |
Воздух (при 20 ) |
330 |
Вода (при 20 ) |
1500 |
Кости черепа |
3660 |
Длина волны ( ) - это расстояние, на которое перемещается ее фронт за время, равное периоду колебаний частиц среды ( ):
Длина волны ( ) – расстояние между двумя точками, фазы которых в один и тот же момент времени отличаются на .
Где – период колебания частиц среды, – скорость распространения волны.
Частота волны ( ) – частота колебаний точек среды.
Частота ( ) |
Диапазон |
Пример |
|
Инфразвуковой |
Цунами, тоны сердца |
|
Звуковой |
Голос |
|
Ультразвуковой |
Звуки дельфинов, летучих мышей, излучатели УЗ |
|
Гиперзвуковой |
Тепловые колебания молекул |
При одинаковой частоте, длина волны будет меняться при переходе из одной среды в другую, так как скорость распространения волны зависит от свойств среды.
Энергетические характеристики волны:
Поток энергии волны ( ) - это величина, равная средней энергии, переносимой волной в единицу времени через некоторую поверхность.За 1 секунду сквозь S пройдет энергия, которой обладают частицы среды в объеме :
Где – площадь, через которую проходит энергия, – длина ребра некоего объема среды, в котором распространяется волна, численно равная скорости и совпадающая с направлением распространения волны.
- средняя объемная плотность энергии (среднее значение энергии колебательного движения частиц, участвующих в волновом процессе и расположенных в 1 ).
Где – плотность среды, – амплитуда колебаний, – частота колебаний.
Интенсивность волны или плотность потока энергии волны ( ) - это величина, равная потоку энергии, переносимой волной через единичную площадь, перпендикулярную направлению распространения волны (поток энергии волн, отнесенные к площади, ориентированной перпендикулярно направлению распространения волн):
Подставим формулы и в формулу интенсивности волны: