8. Эндоскопия, ее задачи.
9. Оптическая схема линзового эндоскопа, оптическая схема эндоскопа с волоконной оптикой. Сравнительная оценка их возможностей.
10. Методики, применяемые в эндоскопии для расширения диагностических возможностей.
Решить задачи:
1. Определить предельный угол преломления камфоры, если падающий из воздуха под углом 400 луч преломляется в ней под углом 24035΄ .
2. На дне сосуда, наполненного водой до высоты 10 см, помещён точечный источник света. На поверхности воды плавает круглая непрозрачная пластинка таким образом, что в центр её находится над источником света. Какой наименьший радиус должна иметь пластинка, чтобы ни один луч света не мог пройти через поверхность воды? Показатель преломления воды 1,33.
3. При изучении раствора некоторого вещества с помощью рефрактометра были получены следующие данные: при концентрации вещества 10% показатель преломления раствора был равен 1,384, а при концентрации вещества 15% - 1,424. Найти концентрацию раствора этого вещества, если показатель преломления раствора равен 1,500.
1. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
2. М.А. Дудковская, Н.П.Лобко. Преломление света, рефрактометрия.
3. Ф.К.Горский, Н.М. Сакевич. Физический практикум с элементами электроники. Лабораторная работа 41,49.
4. И.А.Эссаулова, М.Е.Блохина, Л.Д.Гонцов. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа N 38.
Задание №28.Поглощение света. Основы колориметрического анализа
1. Поглощение света. Закона Бугера и его вывод. Закон Бугера-Ламберта-Бера.
2. Показатель поглощения вещества. Коэффициент пропускания и оптическая плотность раствора, их зависимость от концентрации раствора.
3. Концентрационная колориметрия. Принципиальная схема однолучевого фотоэлектроколориметра (ФЭК).
4. Измерение коэффициента пропускания и определение оптической плотности образца.
5. Определение концентрации веществ фотоколориметром.
6. Спектры поглощения веществ. Основы спектрофотометрии.
Решить задачи: А.Н. Ремизов, Н.Х.Исакова. Сборник задач по физике (для медицинских институтов).
Год издания 1978: № № 16.2; 16.6; 16.7; 16.8; 16.10;
Год издания 1987: №№ 6.21; 6.25; 6.26; 6.27; 6,29.
Задача 16.2 (6.21): При прохождении света с длиной волны λ1 его интенсивность уменьшается вследствие поглощения в 4 раза. Интенсивность света с длиной волны λ2 по той же причине уменьшается в 3 раза. Найти толщину слоя вещества и показатель поглощения для света с длиной волны λ2, если для света с длиной волны λ1 он равен k1 = 0,02 см-1.
Задача 16.6 (6.25): Коэффициент пропускания раствора Т = 0,3. Чему равна оптическая плотность раствора.
Задача 16.7 (6.26): Оптическая плотность раствора D = 0,8. Найти его коэффициент пропускания.
Задача 16.8 (6.27): При прохождении света через слой раствора поглощается 1/3 первоначальной световой энергии. Определить коэффициент пропускания и оптическую плотность раствора.
Задача 16.10 (6.29): Вычислить толщину слоя половинного ослабления параллельного пучка γ–излучения для воды, если натуральный показатель ослабления
μ = 0,053 см-1.
Литература:
1. 1. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
2. Ф.К.Горский, Н.М. Сакевич. Физический практикум с элементами электроники. Лабораторная работа N 38
3. И.А.Эссаулова, М.Е.Блохина, Л.Д.Гонцов. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа № 37.
4. М.А. Дудковская. Изучение основ колориметрического анализа.
Задание № 29. Спектрально-люминесцентные методы исследования в медицине
1. Возникновение спектров испускания и поглощения атомов. Спектр атома водорода. Серии в спектрах атомов водорода.
2. Энергетические уровни молекулы вещества, их отличия от структуры энергетических уровней атомов. Молекулярные спектры. Возникновение молекулярных спектров испускания и поглощения вещества. Различия между атомными и молекулярными спектрами.
3. Спектральный анализ. Его преимущества перед химическими методами Спектральные приборы. Обобщённая оптическая схема призменного спектрального прибора.
4. Принципы эмиссионного и абсорбционного спектрального анализа. Особенности регистрации спектров испускания и поглощения. Качественный анализ по спектрам поглощения на примере спектра поглощения крови.
5. Люминесценция. Механизм ее возникновения. Классификация люминесценции по длительности послесвечения и способу возбуждения.
6. Характеристики люминесценции (спектр, длительность, квантовый выход). Законы Стокса и Вавилова для люминесценции.
7. Люминесцентный анализ в медицине. Собственная люминесценция биообъектов. Метод флуоресцентных меток и зондов.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
3. Ф.К. Горский, Н.М.Сакевич. Физический практикум с элементами электроники. Лабораторная работа №42.
4. И.А.Эссаулова, М.Е.Блохина, Л.Д.Гонцов. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа №
Задание № 30. Вынужденное излучение. Лазеры
1. Что такое инверсная заселенность энергетических уровней и как ее можно создать?
2. Вынужденное излучение атомных систем. Каковы отличия в механизмах возникновения спонтанного и вынужденного излучения атомов? Как происходит усиление света в активных средах?
3. Основные элементы лазерных устройств (активная среда, система накачки, резонатор), их назначение и классификация.
4. Классификация лазеров по типу активной среды, режиму работы, длине волны излучения, мощности.
5. Основные свойства лазерного излучения. Чем обусловлена высокая направленность лазерного пучка? Почему лазерное излучение обладает высокой степенью монохроматичности? В чем состоит свойство когерентности лазерного излучения?
6. Каковы меры безопасности, необходимые при эксплуатации лазерных установок?
7. Применение лазеров в медицине: хирургия, терапия, диагностика и др.
8. Явление дифракции. Дифракционная решётка. Формула дифракционной решётки. Принцип рентгеноструктурного анализа. Вид дифракционного спектра. Как определить длину волны лазера с помощью дифракционной решетки?
9. Принцип получения голографических изображений.
1. Конспект лекций.
2. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
3. Ф.К. Горский, Н.М.Сакевич. Физический практикум с элементами электроники. Лабораторная работа №
4. Н.И.Инсарова. Изучение физических принципов работы лазеров и свойств лазерного излучения. Применение лазеров в медицине.
Задание № 31. Тепловое излучение (семинар)
1. Основные характеристики теплового излучения: поток энергии, энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости, спектр, коэффициент поглощения. Единицы их измерения. Связь энергетической светимости и спектральной плотности энергетической светимости.
2. Понятия абсолютно чёрного тела и серого тела.
3. Законы теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина).
4. Формула Планка для теплового излучения, ее применение для определения всех характеристик теплового излучения. Как из формулы Планка получить законы Вина и Стефана-Больцмана?
5. Излучение Солнца. Солнечная постоянная. Спектр солнечного излучения.
6. Тепловое излучение тела человека. Спектральный состав этого излучения. Электромагнитные волны какой длины волн преимущественно излучаются телом человека?
7. Механизмы передачи тепла: теплопроводность, конвекция, испарение, излучение. Расчёт теплоотдачи организма за счёт излучения.
8. Какова связь между относительным изменением температуры участков поверхности тела и относительным изменением их энергетической светимости?
9. Принципы тепловидения и термографии. Принципиальные элементы тепловизора. Каковы достоинства и недостатки термографии как диагностического метода?
Решить задачи:
1. Определить уменьшение массы тела человека за счёт потоотделения при нахождении его в течение 15 минут в сауне с температурой окружающего воздуха
t = 1000С. Указание: считать, что разогрев тела происходит путём поглощения ИК-излучения, а поверхностная температура кожи равна 400С. Площадь поверхности тела человека принять равной 1,5 м2. Удельная теплота парообразования воды
L = 22,6·105 Дж/кг. Удельная теплоемкость воды с = 4,19·103 Дж/кг·К. Коэффициент Стефана-Больцмана σ = 5,7·10-8 Вт/м2·К4. Принять, что испарение выделившегося пота – основной вид теплоотдачи в этом случае.
2. В соответствии с санитарными нормами для сохранения водного баланса организма рабочим «горячих» цехов предписывается дополнительное питьё. Рассчитайте питьевой режим для сталевара, находящегося равномерно в течение смены (6 часов) 1,5 часа вблизи сталеплавильной печи в рабочей зоне с температурой воздуха 1200С. Принять, что защитная одежда уменьшает температуру соприкасающегося с телом воздуха на 200С, а температура кожи в этот момент равна 380С. Для расчета воспользуйтесь данными задачи 1.
Решить задачи: А.Н.Ремизов, Н.Х.Исакова. Сборник задач по физике (для медицинских институтов).
Год издания 1978: №№17.3, 17.7, 17.13, 17.14, 17.15, 17.17, 17.19.
Год издания 1987: №5.92, 5.96, 5.102, 5.103, 5.104, 5.106, 5.108.