Экзаменационные вопросы по медицинской физике
- Механические колебания. Свободные (собственные) колебания. Гармонические колебания и их характеристики (амплитуда, период, частота, фаза колебания). Уравнение гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Графические зависимости смещения, скорости, ускорения от времени. Механическая энергия колебательного движения. Изображение гармонических колебаний с помощью векторных диаграмм.
- Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Гармонический анализ сложного периодического колебания.
- Свободные затухающие колебания. Уравнение затухающих колебаний. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания.
- Вынужденные колебания. Уравнение вынужденных колебаний. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Амплитудно-частотная характеристика. Явление резонанса.
- Образование волн. Продольные и поперечные волны. Фронт волны. Плоские и сферические волны. Уравнение плоской волны. Основные характеристики волны: длина волны, фазовая скорость. Объемная плотность энергии волны. Поток энергии. Плотность потока энергии (интенсивность волны).
- Звуковые волны. Тоны, шум, звуковой удар. Физические характеристики звука: звуковое давление и интенсивность. Порог слышимости, порог болевого ощущения. Шкала уровней интенсивности и звукового давления. Субъективные характеристик звука: высота тона, тембр звука, громкость. Закон Вебера-Фехнера. Шкала громкости. Кривые равной громкости. Звуковые методы исследования в клинике.
- Прохождение звуковой волны через границу раздела двух сред. Волновое (акустическое) сопротивление. Реверберация. Инфразвук. Источники инфразвука и его свойства. Биологическое действие инфразвука. Ультразвук. Источники ультразвука и его свойства. Взаимодействие ультразвука с веществом. Биологическое действие ультразвука. Применение ультразвука.
- Эффект Доплера и его использование в медико-биологических исследованиях.
- Явление поверхностного натяжения жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Смачивание и несмачивание. Краевой угол. Мениск. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Высота поднятия (опускания) уровня жидкости в капиллярах. Газовая эмболия.
- Стационарное течение. Условие неразрывности струи. Уравнение Бернулли и его следствия.
11. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Градиент скорости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля. Движение тел в вязкой жидкости. Формула Стокса. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Гидравлическое сопротивление. Распределение давления при течении реальной жидкости по трубам постоянного, переменного сечения.
- Физическая модель сердечно-сосудистой системы. Гемодинамические показатели кровотока. Сердечный цикл. Ударный объем крови. Систолическое и диастолическое артериальное давление. Пульсовое давление. Пульсовая волна. Скорость пульсовой волны в крупных кровеносных сосудах. Гидравлическое сопротивление большого круга кровообращения. Объемная скорость кровотока. Связь объемной и линейной скоростей кровотока в сосуде. Графики изменения среднего значения давления и скорости кровотока в зависимости от типа кровеносных сосудов. Гидродинамическая модель кровообращения (модель Франка). Работа и мощность сердца. Физические основы клинического метода измерения давления крови (метод Короткова).
- Строение и модели мембран. Некоторые физические свойства и параметры мембран. Перенос молекул через мембраны. Уравнение Фика. Перенос ионов через мембраны. Уравнение Нернста-Планка. Разновидности пассивного переноса молекул и ионов через мембраны. Активный транспорт. Ионный (натрий-калиевый) насос.
- Равновесный мембранный потенциал. Равновесие Доннана. Потенциалы покоя. Уравнение Гольдмана – Ходжкина - Катца. Потенциал действия и его распространение.
- Электрическое поле и основные его характристики. Напряженность электрического поля. Работа сил электростатического поля. Потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля. Энергия электрического поля.
- Электрический диполь.
- Сердце как электрический диполь. Физические основы электрокардиографии.
- Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика в электрическом поле. Полярные и неполярные молекулы.
- Сила тока и плотность тока в проводнике, подвижность носителей тока. Замкнутая электрическая цепь и электродвижущая сила источника электрической энергии. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление участка цепи. Падение напряжения. Последовательно и параллельное соединение проводников. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность в цепях постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца.
- Электропроводность электролитов. Электропроводность биологических тканей и жидкостей при постоянном токе. Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ.
21. Магнитное поле и основные его характеристики. Закон Ампера. Энергия контура с током в магнитном поле. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренца. Напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа и его применения. Магнитные свойства вещества. Магнитные свойства тканей организма. Физические основы магнитобиологии.
- Переменный электрический ток. Цепь переменного тока с омическим сопротивлением. Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением. Цепь переменного тока с емкостным сопротивлением. Полное сопротивление в цепи переменного тока. Мощность переменного тока. Импеданс тканей организма. Физические основы реографии.
- Воздействие переменными токами (диатермия, местная дарсонвализация, электрохирургия, диатермокоагуляция, диатермотомия). Воздействие импульсными токами (элетросонотерапия, транскраниальная электроанальгезия, диадинамотерапия).
- Воздействие переменным электрическим полем на ткани организма (УВЧ-терапия).
- Воздействие переменным магнитным полем на ткани организма (индуктотермия, общая дарсонвализация).
- Шкала электромагнитных волн. Физические основы использования электромагнитных волн с лечебными целями (микроволновая терапия, ДЦВ-терапия).
- Интерференция волн. Принцип Гюйгенса. Когерентные волны. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Интерференция света. Условие максимума и минимума интенсивности света при интерференции.
- Дифракция волн. Угол дифракции. Принцип Гюйгенса – Френеля. Дифракция света. Условие максимума и минимума интенсивности света при дифракции от одной щели при нормальном падении на нее параллельного пучка монохроматического света. Дифракционная решетка. Основная формула дифракционной решетки (условие для главных максимумов).
- Дифракция рентгеновского излучения на пространственных структурах. Формула Вульфа- Брэгга. Рентгеноструктурный анализ.
- Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Распространение световых волн в одноосных кристаллах. Призма Николя. Вращение плоскости колебаний поляризованного света. Сахариметрия.
- Линзы. Оптическая сила линзы. Недостатки линз (сферическая аберрация, дисторсия, хроматическая аберрация, астигматизм). Центрированная оптическая система. Оптическая диафрагма. Апертурный угол. Оптическая система глаза. Аккомодация глаза. Расстояние наилучшего видения. Угол зрения. Разрешающая способность глаза. Недостатки оптической системы глаза (близорукость, дальнозоркость). Светочувствительность глаза. Острота зрения.
- Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело (АЧТ). Закон Кирхгофа. Законы излучения абсолютно черного тела (закон Стефана-Больцмана, закон Вина). Формула Планка. Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей. Теплоотдача организма. Понятие о термографии. Инфракрасное излучение и его применение в медицине. Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине.
- Строение атома. Постулаты Бора. Спектр атома водорода. Строение электронной оболочки атома.
34. Многоэлектронные атомы. Спектры атомов и молекул.
35. Оптические квантовые генераторы (лазеры) и их применение в медицине.
- Устройство рентгеновской трубки. Тормозное рентгеновское излучение. Характеристическое рентгеновское излучение. Атомные рентгеновские спектры. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине.
37. Строение атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи ядра. Радиоактивность. Виды распада. Основной закон радиоактивного распада. Активность. Проникающая и ионизирующая способности радиоактивного излучения.
38. Взаимодействие радиоактивного (ионизирующего) излучения с веществом. Понятие о биологическом действии ионизирующего излучения. Детекторы ионизирующих излучений. Использование радиоактивных изотопов в медицине.
39. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза. Дозиметрические приборы. Защита от ионизирующего излучения.
Основная литература
1. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: Учебник для вузов.- М.:2007.
2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: Учебник для мед. спец. вузов.- М.:1999.
3. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики: Учеб. для вузов.- М.:2004.
Дополнительная литература
1. Ливенцев Н.М. Курс физики: Учебник. – СПб.:2012.
2. Федорова В.Н., Фаустов Е.В. Медицинская и биологическая физика. Курс лекций с задачами: Учеб. пособие. – М.:2010.