Задача 17.3 (5.92): При какой температуре энергетическая светимость серого тела равна R = 500 Вт/м2? Коэффициент поглощения α =0,5.
Задача 17.7 (5.96): Определить энергетическую светимость тела человека при температуре 360С, принимая его за серое тело с коэффициентом поглощения α=0,9.
Задача 17.13 (5.102): Найти связь между относительным изменением температуры излучающего серого тела (dT/T) и соответствующим относительным изменением его энергетической светимости (dR/R). Считать dT<< T.
Задача 17.14 (5.103): Температура абсолютно чёрного тела Т =1000 К. На сколько процентов изменится его энергетическая светимость при повышении температуры на Δ Т=1 К?
Задача 17.15 (5.104): Вычислить, во сколько раз отличаются абсолютные температуры и энергетические светимости участков поверхности тела человека, имеющие температуры 30,50С и 300 С соответственно.
Задача 17.17 (5.106): Вследствие изменения температуры серого тела максимум спектральной плотности энергетической светимости сместился с λ1=24000 Ǻ на
λ2 = 8000 Ǻ. Во сколько раз изменится энергетическая светимость тела?
Задача 17.19 (5.108): На сколько сместится максимум спектральной плотности энергетической светимости при изменении температуры поверхности тела человека с t1=300С до t2 =310С?. Тело человека считать серым.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
Задание № 32. Итоговое занятие по разделу «Оптика» (семинар)
Оптика глаза
1. Основные морфологические структуры глаза. Глаз как оптическая система. Светопреломляющие среды глаза.
2. Формула линзы. Оптическая сила линзы, ее зависимость от радиусов кривизны преломляющих поверхностей и показателя преломления.
3. Основные оптические характеристики глазных сред (показатели преломления, радиусы кривизны, размеры). Оптическая сила отдельных преломляющих структур и глаза в целом. Какая из преломляющих сред глаза дает наибольший вклад в оптическую силу глаза? Каким образом можно изменить оптическую силу роговицы?
4. Аккомодация глаза. Ближняя точка глаза. Расстояние наилучшего зрения.
5. Угол зрения, острота зрения. Связь между ними. Определение остроты зрения.
6. Предельные размеры предмета, различаемые глазом.
7. Основные недостатки оптической системы глаза (миопия, гиперметропия, астигматизм) и их устранение. При каких условиях в глазу проявляются сферические аберрации?
8. Светочувствительность глаза. Адаптация глаза и физиологические механизмы ее осуществления.
9. Восприятие света и цвета. Спектральная чувствительность глаза.
Рассеяние света
10. Рассеяние света. Особенности рассеяния света на мелких и крупных частицах. Нефелометрия.
Люминесценция
11. Люминесценция, механизмы ее возникновения. Классификация люминесценции по способу возбуждения, по длительности послесвечения.
12. Характеристики и законы люминесценции (спектр возбуждения, спектр люминесценции, квантовый выход, закон Стокса, закон Вавилова).
13. Люминесцентный анализ в медицине. Собственная люминесценция биообъектов. Метод флуоресцентных меток и зондов.
Электронный парамагнитный резонанс
14. Свободные радикалы. Поведение парамагнитных ионов и молекул во внешнем магнитном поле. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
15. Схема установки для наблюдения ЭПР. Идентификация свободных радикалов и определение их концентрации методами ЭПР. Какую информацию о свойствах среды, в которой находятся исследуемые свободные радикалы, дает форма ЭПР-линий?
Ядерный магнитный резонанс
16. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). ЯМР-спектр. Идентификация ядер элементов и определение их концентрации в образце, исследуемом методами ЯМР.
17. Химический сдвиг. Причины его возникновения, значение для определения структуры и строения молекул. Почему одинаковым ядрам элементов, входящих в различные химические группы, соответствуют разные линии в спектре ЯМР?
18. Магнито-резонансная томография (ЯМР-интроскопия), ее применение в диагностике. Сравнение современных методов получения изображений внутренних органов: ультразвуковых, рентгеновских и МРТ.
Решить задачи: А.Н. Ремизов, Н.Х.Исакова. Сборник задач по физике (для медицинских институтов).
Год издания 1978: № № 14.1;14.3;15.29;16.1; 16.7;16.8;16.21;16.25;16.36;16.38;17.7; 17.19; 18.19.
Год издания 1987: №№ 1;5.3; 5.64;6.20; 6.26;6.27;5.68;5.72;5.83;5.85;5.96; 5.108;6.19.
Задача 14.1 (5.1): Разность хода двух интерферирующих волн в вакууме равны:
а) 0; б) 0,5 λ; в) λ Чему равна соответствующая разность фаз?
Задача 14.3 (5.3): На пути луча света поставлена перпендикулярно ему стеклянная (n =1,5) пластинка толщиной ℓ = 1 мм. На сколько при этом изменится оптическая длина пути?
Задача 15.29 (5.64): Во сколько раз можно повысить разрешающую способность микроскопа, перейдя к фотографированию в ультразвуковых лучах (λ1= 2700 Ǻ) по сравнению с фотографированием в зелёных лучах (λ2 = 5500 Ǻ)? (Ответ: приблизительно в 2 раза).
Задача 16.1 (6.20): Пучок монохроматического света проходит через стеклянную пластинку толщиной ℓ =1 см. Определить показатель поглощения стекла, если при этом поглощается 0,1 падающего света. Какой толщины должна быть стеклянная пластинка, чтобы поглотилась половина падающего света?
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 16.21 (5.68): Чему равен угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если интенсивность естественного света, прошедшего через эти призмы, уменьшилась в 4 раза? Поглощением света пренебречь.
Задача 16.25 (5.72): Между двумя скрещенными поляроидами размещается третий поляроид так, что его плоскость составляет угол φ = 450 с главной плоскостью первого поляроида. Как изменится интенсивность естественного света, проходящего через такое устройство? Поглощением света в поляроидах пренебречь.
Задача 16.36 (5.83): Между скрещенными поляроидами поместили пластинку кварца толщиной ℓ = 3 мм, в результате чего поле зрения стало максимально светлым. Определить постоянную вращения используемого в опыте кварца.
Задача 16.38 (5.85): Определить удельное вращение сахара, концентрация которого с = 0.33 г/см3, если при прохождении монохроматического света через кювету с раствором угол поворота плоскости поляризации светового луча α = 220. Длина кюветы ℓ = 10 см.
Задача 17.7 (5.96): Определить энергетическую светимость тела человека при температуре 360С, принимая его за серое тело с коэффициентом поглощения α =0,9.
Задача 17.19 (5.108): На сколько сместится максимум спектральной плотности энергетической светимости при изменении температуры поверхности тела человека с t1 = 300С до t2 = 310С? Тело человека считать серым.
Задача 18.19 (6.19): В радиоспектрометре электронного парамагнитного резонанса поглощаемая высокочастотная электромагнитная энергия соответствует длине волны λ =3 см. При какой индукции постоянного магнитного поля будет иметь место электронный парамагнитный резонанс? Принять фактор Ланде
g =2. Магнетон Бора μБ = 9,274×10-24 А×м2, постоянная Планка h = 6,63×10-34 Дж×сек.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. В.Г. Лещенко. Основы электронного и ядерного магнитного резонанса.
3. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.
Задание № 33. Рентгеновское излучение (семинар)
1. Природа рентгеновского излучения. Диапазон длин волн рентгеновского излучения.
2. Рентгеновская трубка. Получение тормозного рентгеновского излучения.
3. Поток рентгеновского излучения, спектральная плотность потока. Коротковолновая граница тормозного рентгеновского излучения.
4. Спектры тормозного рентгеновского излучения при различных напряжениях на рентгеновской трубке. Сравните спектры теплового излучения и тормозного рентгеновского излучения. В чем их сходство и различия?
5. Интенсивность и жесткость тормозного рентгеновского излучения, их регулировка в рентгеновских аппаратах. Понятия интенсивности и жёсткости рентгеновского излучения.
6. Внутренняя ионизация (эффект Оже). Характеристическое рентгеновское излучение. Механизм его возникновения. Спектр характеристического рентгеновского излучения. Спектральные серии. Закон Мозли. В чем различия между оптическими атомными спектрами и спектрами характеристического рентгеновского излучения?
7. Первичные механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, фотоэффект, некогерентное рассеяние (комптон-эффект). Почему жесткое рентгеновское излучение (которое в меньшей степени поглощается веществом) более вредно по биологическому действию, чем мягкое?
8. Закон ослабления потока рентгеновского излучения веществом. Показатель ослабления рентгеновских лучей. Линейный и массовый показатели ослабления.
9. Зависимость показателя поглощения рентгеновских лучей от свойств материала и длины волны рентгеновского излучения.
10. Слой половинного ослабления. Его связь с линейным показателем ослабления. Методы защиты от рентгеновского излучения.
11. Физические основы рентгенодиагностики. Понятие о специальных методах рентгенодиагностики (применение контрастных веществ, флюорография, использование телевизионных систем).