тематический маятник

Работа добавлена на сайт samzan.net:

1.  Механические колебания: гармаонические, затухающие. 

Свободными  колебаниями называют такие, торые совершаются без внешних воздействий за счет первоначально полученной телом энергии.Характерными моделями таких механических колебаний являются пружинный маятник математический маятник.

Гармонические колебания: х = Acos (ω0t+ф0), где w0t + ф0 = ф — фаза колебаний, ф0 — начальная фаза (при t = 0), ω0 — круговая частота колебаний, А — их амплитуда.

Амплитуда и начальная фаза колебаний определяются начальными условиями движения, т. е. положением и скоростью материальной точки в момент t = 0.

Таким образом, материальная точка, подвешенная на пружине (пружинный маятник) или нити (математический маятник), совершает гармонические колебания, если не учитывать силы сопротивления.

Затухающие колебания.В реальном случае на колеблющееся тело действуют силы сопротивления (трения), характер движения изменяется, и колебание становится затухающим: 

x= A0e-βtcos(ωt+φ0), где β — коэффициент затухания;ω0 — круговая частота собственных колебаний системы (без затухания).

 2.  Энергия гармонических колебаний

Кинетическую энергию материальной точки, колеблющейся по гармоническому закону, можно вычислить используя выражение:

Ек =1/2mv2msin2(ω0t +φ0)= 1/2

mA2ω2osin2(ωot+ф0) =

=1/2kA2sin2 (ω0t+Фо). 

Потенциальную энергию колебательного движения найдем, исходя из общей формулы для потенциальной энергии упругой

деформации Еп=1/2kx2:ЕП=1/2kA2cos2(ωоt+Фо).

Складывая кинетическую и потенциальную энергии, получаем полную механическую энергию материальной точки, колеблющейся по гармоническому закону: E=EК+EП=1/2kA2 sin2(ωоt+Фо)+1/2кА2 cos2 (ωоt+Фо)=1/2kA2[sin2(ωоу+ф0) +cos2(ωоt+Фо)]=1/2kA2.

1.  Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.

Вынужденными колебаниями называются колебания, возникающие в системе при участии внешней силы, изменяющейся по периодическому закону. Частота вынужденного колебания равна частоте вынуждающей силы: х=Acos(ωоt+ф0).

Амплитуда вынужденного колебания прямо пропорциональна амплитуде вынуждающей силы и имеет сложную зависимость от коэффициента затухания среды и круговых частот собственного и вынужденного колебаний. Если ω0 и β для системы заданы, то амплитуда вынужденных колебаний имеет максимальное значение при некоторой определенной частоте вынуждающей силы, называемой резонансной. Само явление — достижение максимальной амплитуды вынужденных колебаний для заданных ω0 и β— называют резонансом. Вредное действие резонанса связано главным образом с разрушением, которое он может вызвать. Так, в технике, учитывая разные вибрации, необходимо предусматривать возможное возникновение резонансных условий, в противном случае могут быть разрушения и катастрофы.

Незатухающие колебания, существующие в какой-либо системе с затуханием при отсутствии переменного внешнего воздействия, называются автоколебаниями, а сами системы — автоколебательными. Классическим примером механической автоколебательной системы являются часы, в которых маятник или баланс являются колебательной системой, пружина или поднятая гиря — источником энергии, а анкер — регулятором поступления энергии от источника в колебательную систему.

Многие биологические системы (сердце, легкие и др.) являются автоколебательными. Характерный пример электромагнитной автоколебательной системы — генераторы электромагнитных колебаний.

4.  Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой и во взаимно перпендикулярных направлениях.

Рассмотрим сложение одинаково направленных колебаний одного периода, но отличающихся начальной фазой и амплитудой. Уравнения складываемых колебаний заданы в следующем виде:

где и - смещения; и - амплитуды; и- начальные фазы складываемых колебаний. Амплитуду результирующего колебания удобно определить с помощью векторной диаграммы (рис. 7.5), на которой отложены векторы амплитуд A1и A2складываемых колебаний под углами и к оси х и по правилу параллелограмма получен вектор амплитуды суммарного колебания A. Если равномерно вращать систему векторов (параллелограмм) и проектировать векторы на ось OY, то их проекции будут совершать гармонические колебания в соответствии с заданными уравнениями. Взаимное расположение векторов A1, и A2 при этом остается неизменным, поэтому колебательное движение проекции результирующего вектора Aтоже будет гармоническим. 

Отсюда следует вывод, что суммарное движение - гармоническое колебание, имеющее заданную циклическую частоту. Определим модуль амплитуды А результирующего колебания В угол (из равенства противоположных углов параллелограмма). 

Следовательно
отсюда 

.
Согласно теореме косинусов

Начальная фаза результирующего колебания определяется из :

Соотношения для фазы и амплитуды позволяют найти амплитуду и начальную фазу результирующего движения и составить его уравнение

Биения

Рассмотрим случай, когда частоты двух складываемых колебаний мало отличаются друг от друга , и пусть амплитуды одинаковы и начальные фазы , т.е. Сложим эти уравнения аналитически

Преобразуем


Тогда

Так как все же медленно изменяется, величину нельзя назвать амплитудой в полном смысле этого слова (амплитуда величина постоянная). Условно эту величину можно назвать переменной амплитудой. График таких колебаний показан на рис. 1.6 Складываемые колебания имеют одинаковые амплитуды, но различны периоды, при этом периоды отличаются незначительно друг от друга. При сложении таких колебаний наблюдаются биения. Число n биений в секунду определяется разностью частот складываемых колебаний, т.е.Биения можно наблюдать при звучании двух камертонов, если частоты и колебаний близки друг к другу.

  Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. 

Пусть материальная точка одновременно участвует в двух гармонических колебаниях, совершающихся с одинаковыми периодами Т в двух взаимно перпендикулярных направлениях. С этими направлениями можно связать прямоугольную систему координат XOY, расположив начало координат в положении равновесия точки. Обозначим смещение точки С вдоль осей ОХ и OY, соответственно, через х и у. 

Начальная разность фаз равна π Уравнения колебания в этом случае имеют вид:

Следовательно, точка С колеблется вдоль отрезка прямой, проходящей через начало координат, но лежащие в других квадрантах, чем в первом случае. Амплитуда А результирующих колебаний в обоих рассмотренных случаях равна

В. Начальная разность фаз равна . 

Уравнения колебаний имеют вид:

Разделим первое уравнение на , второе - на :

При равных 

амплитудах траекторией суммарного движения будет окружность В общем случае при , но кратным, т.е. , при сложении, взаимно перпендикулярных колебаний колеблющаяся точка движется по кривым, называемым фигурами Лиссажу. Конфигурация этих кривых зависит от соотношения амплитуд, начальных фаз и периодов составляющих колебаний. 

5.  Сложные колебания. Гармонический спектр сложных колебаний, теорема Фурье. Разложение колебаний в гармонический спектр. 

Ж. Фурье показал, что периодическая функция любой сложности может быть представлена в виде суммы гармонических функций, частоты которых кратны частоте сложной периодической функции. Такое разложение периодической функции на гармонические составляющие и, следовательно, разложение различных периодических процессов (механические, электрические) на гармонические колебания называется гармоническим анализом.Автоматически гармонический анализ колебаний, в том числе и для целей медицины, осуществляется специальными приборами — анализаторами.

Совокупность гармонических колебаний, на которые разложено сложное колебание, называется гармоническим спектром сложного колебания. Гармонический анализ позволяет достаточно детально описать и проанализировать любой сложный колебательный процесс, он находит применение в акустике, радиотехнике, электронике и других областях науки и техники.

6. Механические волны, их виды и скорость распространения.

Механи волна- процнсс распростр мех колебаний в упругой среде.Продольная в- если направление смещения частиц=напр распр волны.если напр взаимно перпендик, то поперечная(в тв телах).Один из распространенных примеров механической волны — звуковая волна.В этом случае максимальная скорость колебаний отдельной молекулы воздуха составляет несколько сантиметров в секунду даже для достаточно большой интенсивности, т. е. значительно меньше скорости распространения волны (скорость звука в воздухе около 300 м/с). Это соответствует, как принято говорить, малым возмущениям среды.

Однако при больших возмущениях (взрыв, сверхзвуковое движение тел, мощный электрический разряд и т. п.) скорость колеблющихся частиц среды может уже стать сравнимой со скоростью звука, возникает ударная волна.

При взрыве высоконагретые продукты, обладающие большой плотностью, расширяются и сжимают слои окружающего воздуха. С течением времени объем сжатого воздуха возрастает. Тонкую переходную область, которая отделяет сжатый воздух от невозмущенного называют ударной волной. Ударная волна может обладать значительной энергией, так, при ядерном взрыве на образование ударной волны в окружающей среде затрачивается около 50% энергии взрыва. Поэтому ударная волна, достигая биологических и технических объектов, способна причинить смерть, увечья и разрушения.

7.   Уравнение волны. Энергетические хар-ки волны.

Мех.волна(в.)-мех.возмущения, распространяющиеся в пространстве и несущие Е. 2 вида:*упругие(распростр.упругих деформаций), *в. на поверхности жидк. Ур-ние в.выражает зависимость смещения колеблющийся точки, участвующей в волновом процессе, от координаты ее равновесного положения  времени. Для в., распространяющейся вдоль ОХ в общем виде записыв.: s=f(х,t). Если s и х направлены вдоль 1 прямой, то в. продольная, если взаимно перепендикулярны-в. поперечная. Пусть в. распространяется вдоль оси ОХ без затухания так, что амплитуды колеб. всех точек одинаковы и равны А. Зададим колеб. точки корд. х=о у-нием: s=Аcoswt, до др.точки возмущение дойдет через время колебания запаздывают: s=Аcos[w(t-)],т.к. = , то s=Аcos[w(t-)], где t-время от момента равновесия, υ-скорость с кот. колебания передаются др.точкам. У-ние плоской волны позволяет опред. смещение любой точки, участвующей в волновом процессе, в любой момент времени. Аргумент при cos= w(t-)]- фаза в., фронт в.- множество точек, имеющих одновременно одинаковую фазу. Длина волны-расстояние между 2 точками, фазы кот. в один и тот же момент времени отличаются на 2(расстояние, пройденное в. за период колебания). Энергетические хар-ки волны. Распространение в. связано с передачей Е от 1колеблющейся точки к др. Поток Е-колич.хар-ка переноса Е. Поток Е в.= отношению Е, переносимой в.через нек. пов-ть, к времени, в течение кот. эта Е перенесена: Ф= (ватт). Интенсивность в.- поток Е в., отнесенный к площади, ориентированной перпендикулярно направлению распространения в.I==.Перенос Е объясняется, что max кинетической и потенциальной Е в в.приходится на точку в.,кот. проходит положение равновесия. Передача Е в в. происходит с той скоростью,с кот. распространяется фаза колебаний.Е ,переносимая в., прямо пропорциональна плотности среды, квадрату амплитуды колебаний и квадрату их частоты.W=.

. Излучатели и приемники УЗ. 

Ультразвук(УЗ)- мех.колебания и волны, частоты кот. более 20 кГц. Верхн. пределом УЗ частот условно можно считать 109-1010Гц(определяется межмолек.расстояниямизависит от агрег.сост.вещ., в кот.распространяется УЗ в.). Для генерирования УЗ используются УЗ-излучатели. Электромеханич. излучатели,основанные  на явл. обратного пьезоэлектрич. эффекта(заключ. в мех.деформации тел под действием электрич. поля). Строение: пластинка или стержень из вещ с хорошо выраж. пьезоэлектрич. св-ми(кварц). На пов-сть пластины в виде проводящих слоев нанесены электроды. Если к электродам приложить переменное электрич. напряжение от генератора, то пластина начтет вибрировать, излучая УЗ в. соответствующ. частоты. Приемник можно создать на основе прямого пьезоэффекта. В этом случае под действием УЗ в. возникает деформация кристалла, кот. приводит к генерации переменного электрич.поля, а электр.напряжение может быть измерено.

9. Особенности распространения УЗ волны: малая длина волны, направленность(ориентация одноцепочечной структуры в молекуле нуклеиновой кислоты., поглощение(это процесс поглощения 1 или неск.фотонов др. частицей, в результате чего Е фотонов переходит в Е этой частицы). В макромире это взаимодействие выглядит как переход электромагнитной Е в др. виды), преломление(явление изменения пути следования светового луча (или других волн), возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами.), отражение ( процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными оптическими свойствами в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл).

10. .Взаимодействие УЗ с вещ: деформация, кавитация, выделение тепла, хим. р-ции.

    Деформа́ция—изменение относ. положения частиц тела, связанное с их перемещением. (изменение межатомных расстояний и перегруппировки блоков ат). Обычно сопровождается изменением величин межатомных сил, мера кот.- упругое напряжение. Д.:*упругие и *пластические. Упругие  исчезают, а пластические остаются после окончания действия приложенных сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения ат. Ме от положения равновесия; в основе пластических —необратимые перемещения ат. на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Способность вещ. пластически деформироваться -пластичность. При пластическом деформировании Ме одновременно с изменением формы меняется ряд свойств, в частности, при холодном деформировании повышается прочность. Виды деформации: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб.

     Кавитация —образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков), заполненных газом, паром или их смесью. Возникает в результате местного понижения давл. в ж., кот. может происходить или при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), или при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). Перемещаясь с потоком в обл. с более высоким давл. или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.Уничтожение камней в почках, в желчном и мочевом пузырях без хирургического вмешательства. Число кавитации. Кавитационное течение характеризуют безразмерным параметром (числом кавитации): Х=гдеP —гидростатич. давл. набегающего потока, Па;Ps —давл. насыщ.паров ж. при опред.T0 окруж/ среды, Па;ρ —плотность среды, кг/м³;V —скорость потока на входе в систему, м/с.

11. .Использование УЗ в медицине: терапии, хирургии, диагностике. Методы диагностики:эхоэнцефалография(опред.оухолей и отека головн.мозга), УЗкардиография(размеры сердца в динамике), УЗ локация(опред.размеров глазных сред), УЗ эффект Доплера(хар-ер движ. клапанов, скорость кровотока), по скорости УЗ опред. плотность сросшейся или поврежд. кости.Методы воздействия: УЗ физиотерапия(с помощью спец. излуч.головки аппарата, частотой 800 кГц, ср. интенсивность~1 Вт/см2и меньше). При операциях как УЗ скальпель, способный рассекать мягкие и костные ткани. Физические процессы, обусловленные взаимодействием УЗ, вызывают в биообъектах следующ.основные эффекты: *микровибрации на клеточном и субклеточн.уровне;* разрушение биомакромол.;*перестройку и изменение прониц. мембран;*тепловое действие;* разрушение клеток и микроорг. УЗ обладает противовоспалительным, рассасывающим, спазмолитическим cв-вами. Фонофорез —метод воздействия ультразвуком и вводимыми вещ. Проведение вещ. под действием ультразвука обусловлено повышением проницаемости эпидермиса и кожных желез, клеточных мембран и стенок сосудов для вещ. небольшой молекулярной массы. Удобство:*леч. вещ. при введении ультразвуком не разрушается;*синергизм действия ультразвука и лечебного вещества.(заболев. опорно-двигательного аппарата;НС).

12.  .Эффект Доплера и его применение для неинвазивного измерения скорости кровотока. ЭД (открыл Кристиан Доплер1842 г.)- изменение частоты и длины волн(в.), воспринимаемых наблюдателем(приемником в.), вследствие относительного движения источника в.или наблюдателя. Для в.(звука), распространяющихся в какой-то среде, нужно принимать во внимание движ. источника и приёмника в.относительно этой среды. Для электромагнитных в.(света), кот. распространяются  без среды, имеет значение только относительное движ. источника и приёмника. Сущность явления.  Если источник в.движется относительно среды, то длина в. (расстояние между гребнями в.) зависит от скорости и направления движ. Если источник движется по направлению к приёмнику(догоняет испускаемые им в.), то длина в. уменьшается. Если удаляется —увеличивается.  ,где ω0 —частота, с кот. источник испускает в., c —скорость распространения в.среде, v —скорость источника в.относительно среды (положительная, если источник приближается к приёмнику и наоборот).Частота, регистрируемая неподвижным приёмником   . Если приёмник движется навстречу волнам, он регистрирует их гребни чаще. Для неподвижного источника и движущегося приёмника.  , где u —скорость приёмника относительно среды (положительная, если он движется по направлению к источнику). Неинвазивное измерение скорости кровотока. От генератора электрич. колеб УЗ-частоты сигнал поступает на излучатель и на устройство сравнения частот. УЗ-волна проникает в кровяной сосуд и отражается от движ. эритроцитов. Отраженная в.попадает в приемник, где преобразуется в электрическое колебание и усиливается. усиленное электрич. колебание попадает в ус-во сравнения частот. Здесь сравниваются колебания, соотв.падающей и отраженной в., и выделяется доплеровский сдвиг частоты в виде электрич. колебания: U=U0cos2скорость эритроцитов U0=.

13.  Инфразвуком называют механические (упругие) волны с частотами, меньшими тех, которые воспринимает ухо человека (< 20 Гц).Источниками инфразвука могут быть как естественные объекты (море, землетрясение, грозовые разряды и др.), так и искусственные (взрывы, автомашины, станки и др.).Инфразвук часто сопровождается слышимым шумом, например в автомашине, поэтому возникают трудности при измерении и исследовании собственно инфразвуковых колебаний. Для инфразвука характерно слабое поглощение разными средами, поэтому он распространяется на значительное расстояние. Это позволяет по распространению инфразвука в земной коре об-

наруживать взрыв на большом удалении его от источника, по измеренным инфразвуковым волнам прогнозировать цунами и т. д. Так как длина волны инфразвука больше, чем у слышимых звуков, то инфразвуковые волны сильнее дифрагируют и проникают в помещения, обходя преграды.

Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма: вызывает усталость, головную боль, сонливость, раздражение и др. Предполагается, что первичный механизм действия инфразвука на организм имеет резонансную природу. Резонанс наступает при близких значениях частоты вынуждающей силы и частоты собственных колебаний (см. § 5.5). Частоты собственных колебаний тела человека в положении лежа (3—Гц), стоя (5—Гц), частоты собственных колебаний грудной клетки (5—Гц), брюшной полости (3—Гц) и т. д. соответствуют частоте инфразвуков.

Снижение уровня интенсивности инфразвуков в жилых, производственных и транспортных помещениях —одна из задач гигиены.

14. Акустика —область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких (~1013 Гц). Звуковые колебания и волны —частный случай механических колебаний и волн. Тоном называется звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называется простым или чистым, а соответствующая плоская звуковая волна описывается уравнением (5.48). Основной физической характеристикой чистого тона является частота. Ангармоническому2 колебанию соответствует сложный тон. Простой тон издает, например, камертон, сложный тон создается музыкальными инструментами, аппаратом речи (гласные звуки) и т. п.

Сложный тон может быть разложен на простые. Наименьшая частота v0 такого разложения соответствует основному тону, остальные гармоники (обертоны) имеют частоты, равные 2v0, 3vQ и т. д. Набор частот с указанием их относительной интенсивности (или амплитуды А) называется акустическим спектром (см. § 5.4). Спектр сложного тона линейчатый; на рис. 6.1 показаны акустические спектры одной и той же ноты (v0 = 100 Гц), взятой на рояле (а) и кларнете (б). Таким образом, акустический спектр —важная физическая характеристика сложного тона.

Шумом называют звук, отличающийся сложной неповторяющейся временной зависимостью.

К шуму относятся звуки от вибрации машин, аплодисменты, шум пламени горелки, шорох, скрип, согласные звуки речи и т. п.

Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно из-меняющихся сложных тонов. 

Звуковой удар —это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т. п. Не следует путать звуковой удар с ударной волной (см. § 5.9).

Энергетической характеристикой звука как механической волны является интенсивность

!!!Нормальное человеческое ухо воспринимает довольно широкий диапазон интенсивностей звука: так, например, на частоте 1 кГц от I0 = 10"12 Вт/м3 или р0 = 2 •~5 Па (порог слышимости) до /тах = 10 Вт/м4 или ртах = 60 Па (порог болевого ощущения).

15. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности, уровни громкости звука и единицы их измерения. 

 Воспринимая тоны, человек различает их по высоте.

Высота тона —субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона.

В значительно меньшей степени высота зависит от сложности тона и его интенсивности: звук большей интенсивности воспринимается как звук более низкого тона.

Тембр звука почти исключительно определяется спектральным составом.

Громкость —еще одна субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения.

Несмотря на субъективность, громкость может быть оценена количественно путем сравнения слухового ощущения от двух источников.

В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера—Фехнера: если раздражение увеличивается в геометрической прогрессии (т. е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т. е. на одинаковую величину). Применительно к звуку это означает, что если интенсивность звука принимает ряд последовательных значений, например al0, а210, а310

(а —некоторый коэффициент, а > 1) и т. д., то соответствующие им ощущения громкости звука £0, 2Е0, 3£0 и т. д.

Математически это означает, что громкость звука пропорциональна логарифму интенсивности звука. Если действуют два звуковых раздражения с интенсивностями / и /0, причем 10 —порог слышимости, то на основании закона Вебера—Фехнера громкость относительно /0 связана с интенсивностью следующим образом:

Е = klg(I/I0), (6.3)

где k —некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

Если бы коэффициент k был постоянным, то из (6.1) и (6.3) следовало бы, что логарифмическая шкала интенсивностей звука соответствует шкале громкостей. В этом случае громкость звука, так же как и интенсивность, выражалась бы в белах или децибелах. Однако сильная зависимость k от частоты и интенсивности звука не позволяет измерение громкости свести к простому использованию формулы (6.3).

Условно считают, что на частоте 1 кГц шкалы громкости и интенсивности звука полностью совпадают, т. е. k = 1 и ЕБ = lg(I/I0), или, по аналогии с (6.2),

£ф = 101g(//J0).

16. Аудиометрия и фонокардиография.

 Чтобы иметь определенные представления о различных по характеру звуках, приведем их физические характеристики (табл. 13). Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией.

При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) определяют порог слухового ощущения на разных частотах; полученная кривая называется аудиограммой. Сравнение аудиограммы больного человека с нормальной кривой порога слухового ощущения помогает диагностировать заболевание органов слуха.

Для объективного измерения уровня громкости шума используется шумомер. Структурно он соответствует схеме, изображенной на рис. 6.3. Свойства шумомера приближаются к свойствам человеческого уха (см. кривые равной громкости на рис. 6.4), для этого для разных диапазонов уровней громкости используются корректирующие электрические фильтры. Для диагностики состояния сердечной деятельности применяется метод, подобный аускультации и называемый фонокардиог-рафией (ФКГ). Этот метод заключается в графической регистрации тонов и шумов сердца и их диагностической интерпретации. Запись фонокардиограммы производят с помощью фонокардиографа , состоящего из микрофона, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устрой- ства. 

17. Физические основы работы аппарата восприятия звука.

Представим замкнутую полость внутри какого-нибудь тела, заполненную воздухом. Если вызвать в этом теле звуковые колебания, то при определенной частоте звука воздух в полости начнет резонировать, выделяя и усиливая тон, соответствующий размеру и положению полости. Схематично тело человека можно представить как совокупность газонаполненных (легкие), жидких (внутренние органы) и твердых (кость) объемов. При ударе по поверхности тела возникают колебания, частоты которых имеют широкий диапазон. Из этого диапазона одни колебания погаснут довольно быстро, другие же, совпадающие с собственными колебаниями пустот, усилятся и вследствие резонанса будут слышимы. Опытный врач по тону перкуторных звуков определяет состояние и топографию внутренних органов. 

18. Поглощение и отражение звуковых волн, акустический импеданс. Реверберация

Звуковая волна, встречая на своем пути тела, приводит их в колебание, затрачивая на это часть своей энергии. Остальная энергия отражается телом. Таким образом, условно энергию волны можно разделить на поглощенную и отраженную телами, с которыми взаимодействует волна.

Мягкие ткани обладают большим поглощением, поэтому их применяют в тех случаях, когда желательно уменьшить отражение звука от стен. Отношение поглощенной энергии звука к падающей зависит от ряда факторов, в том числе и от частоты колебаний звуковой волны. 

 Процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после выключения источника называют реверберацией.

Реверберация, с одной стороны, полезна, так как восприятие звука усиливается за счет энергии отраженной волны, но, с другой стороны, чрезмерно длительная реверберация может существенно ухудшить восприятие речи, музыки, так как каждая новая часть текста перекрывается предыдущими. В связи с этим обычно указывают некоторое оптимальное время реверберации, которое учитывается при постройке аудиторий, театральных и концертных залов и т. п. Например, время реверберации заполненного Колонного зала Дома союзов в Москве равно 1,70 с, заполненного Большого театра —,55 с. Для этих помещений (пустых) время реверберации соответственно 4,55 и 2,06 с.

19.(дописать от руки) Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи. Уравнение Бернулли.  

гидродинамика - разделу физики, в котором изучают вопросы движения несжимаемых жидкостей и взаимодействие их при этом с окружающими твердыми телами, и к реологии —учению о деформациях и текучести вещества.

Условие неразрывности струи: при ламинарном течении несжимаемой ж произведение плошади сечения участка, через который она протекает, и ее скорости явл постоянной величиной для данной трубки тока.Часть пространства, ограниченная линиями тока- трубка тока.Если при течении ж линии тока непрерывны-ламинарное течение.В движущейся ж могут возникать зафихрения, скорость частиц изм,линии тока претерпевают разрывы, изменяющиеся со временем.-турбулентное движения.  Уравн Бренули.pv2/2+P+pgh=const.

20. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Единицы вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Феномен Фареуса-Линдквиста. Факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме.

При течении реальной жидкости отдельные слои ее воздействуют друг на друга с силами, касательными к слоям. Это явление называют внутренним трением или вязкостью.

Рассмотрим течение вязкой жидкости между двумя твердыми пластинками (рис. 7.1), из которых нижняя неподвижна, а верхняя движется со скоростью ив. Условно представим жидкость в виде нескольких слоев 1, 2, 3 и т. д. Слой, «прилипший» ко дну, неподвижен. По мере удаления от дна (нижняя пластинка) слои жидкости имеют все большие скорости (v-, < v2 < v3 < ...), максимальная скорость ив будет у слоя, который «прилип» к верхней пластинке.

Слои воздействуют друг на друга. Так, например, третий слой стремится ускорить движение второго, но сам испытывает торможение с его стороны, а ускоряется четвертым слоем и т. д. Сила внутреннего трения пропорциональна площади S взаимодействующих слоев и тем больше, чем больше их относительная скорость. Так как разделение на слои условно, то принято выражать силу в зависимости от изменения скорости на некотором участке в направлении х, перпендикулярном скорости, отнесенного к длине этого участка, т. е. от величины du/dx —градиента скорости (скорости сдвига):

 Это уравнение Ньютона. Здесь п —коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом внутреннего трения, или динамической вязкостью (или просто вязкостью). Вязкость зависит от состояния и молекулярных свойств жидкости (или газа).

Единицей вязкости является паскалъ-секунда (Па •с). В системе СГС вязкость выражают в пуазах (П): 1 Па •с = 10 П.

Для многих жидкостей вязкость не зависит от градиента скорости, такие жидкости подчиняются уравнению Ньютона (7.1), и их называют ньютоновскими. Жидкости, не подчиняющиеся уравнению (7.1), относят к неньютоновским. Иногда вязкость ньютоновских жидкостей называют нормальной, а неньютоновских —аномальной.

Жидкости, состоящие из сложных и крупных молекул, например растворы полимеров, и образующие благодаря сцеплению молекул или частиц пространственные структуры, являются неньютоновскими. Их вязкость при прочих равных условиях много больше, чем у простых жидкостей. Увеличение вязкости происходит потому, что при течении этих жидкостей работа внешней силы затрачивается не только на преодоление истинной, ньютоновской, вязкости, но и на разрушение структуры. Кровь является неньютоновской жидкостью.

21.

22.

23. Методы измерения вязкости жидкостей, определение вязкости крови.

Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметрией, а приборы, используемые для таких целей, —вискозиметрами. Рассмотрим наиболее распространенные методы вискозиметрии.

Капиллярный метод основан на формуле Пуазейля и заключается в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений. 

Капиллярный вискозиметр применяется для определения вязкости крови.

Метод падающего шарика используется в вискозиметрах, основанных на законе Стокса. Из формулы (7.15) находим

2(р- рж)г*ё

Таким образом, зная величины, входящие в правую часть этой формулы, и измеряя скорость равномерного падения шарика, можно найти вязкость данной жидкости.

Предел измерений вискозиметров с движущимся шариком составляет 6 •4 - 250 Па * с.

Применяются также ротационные вискозиметры, в которых жидкость находится в зазоре между двумя соосными телами, например цилиндрами. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость измеряется по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора.

С помощью ротационных вискозиметров определяют вязкость жидкостей в интервале 1 —5 Па •с, т. е. смазочных масел, расплавленных силикатов и металлов, высоковязких лаков и клеев, глинистых растворов и т. п.

В ротационных вискозиметрах можно менять градиент скорости, задавая разные угловые скорости вращения ротора. Это позволяет измерять вязкость при разных градиентах и установить зависимость г, = f(dv/dx), которая характерна для неньютоновских жидкостей.

В настоящее время в клинике для определения вязкости крови используют вискозиметр Гесса с двумя капиллярами. 

Отношение вязкости крови к вязкости воды при той же температуре называют относительной вязкостью крови.

24.

25.Физические принципы определения давления и скорости движения крови. Регуляция давления и скорости кровотока на входе в капилляр осущ. за счет сужения или расшир. артериол.Различн. органы имеют разную ультраструктуру капилляров.Диаметр пор в капиллярной стенке-100 нм.Проницаемость изменяется вдоль капилляра, возрастая от артериального конца к венозному.Нарушения гемодинамических показателей сосудистой сист.приводят к нарушению обмена в-в.Различают два основных механизма переноса вещ-в:1.транскапиллярный диффузионный обмен молекулами, обусловленный различием концентраций этих мол-л по разные стороны стенки сосудов и2.фильтрационно-реабсорбционный механизм - движение вместе с жидкостью через поры в капиллярной стенке под действием градиента давления Результирующие скорости переноса в-ва тем и др механ-мом связаны между собой, поск. градиенты давлений и концентраций связаны через осмотич. эффекты.При фильтрационно-реабсорбционных процессах вода и растворенные в ней соли проходят через стенку капилляра благодаря неоднородности ее структуры.Направл-е и скорость движения воды через различн. поры в капиллярн. стенке опред-ся гидростатическим и онкотическим давлениями в плазме и в межклеточной жидкости:q = f((P  -Р )-(Р  -Р )),где q –объемн.скорость движ-я воды через капиллярн. стенку,Рга —гидростатическое давление в капилляре,Р^- гидростатич.давлен. в тканевой жидкости, Рот -онкотическое давлен.тканевой жидкости,Рок–онкотич.давлен.плазмы в капилляре.Коэффициент фильтрации (коэффициент проницаемости) f опред-ся вязкостью фильтрующейся жидкости, размерами пор и их кол-вом.Под действием Р^, Рот жидк-ть стремится выйти из капилляра в ткани (фильтрация), а под действ. Р , Рок - возвратиться обратно в капилляр (реабсорбция). Если знак q положит., то происх.фильтрация, если отриц.-реабсорбция.При норм.условиях давление в начале капилляра Ра=30-35мм рт. ст., а в конце егоР=13-17мм рт.ст.Гидростат.давл. в межклеточн.жидкости обычно не болееР=3мм рт.ст.Т.к.стенки капилляров пропускают небольшие мол-лы, концентрация этих мол-л и осмотич.давл.в плазме и в межклеточной жидкости примерно одинаковы.Крупн.мол-лы белков плазмы с большим трудом проходят через стенки капилляров, в рез-те выравнивания концентрац.белков за счет диффузионных процесс.не происходит. Между плазмой и межклеточной жидкостью создается градиент концентрации белков,и градиент коллоидно-осмотического (онкотического) давления.Онкотич.давл.плазмы Рок=25мм рт.ст.,а онкотич.давл.в ткани Рот=5мм рт.ст.Градиент гидростатич.давл.вдоль капилляра при норм.физиологич.условиях приводит к тому,что фильтрация происх.в артериальном конце, а реабсорбция - в венозном конце капилляра.

.  

. Особенности молекулярного строения жидкостей.Жидкости изотропны,они явл-ся аморфными телами.Внутри жидк.нах-ся молекулы.Расстояние между мол-ами невелики,силы взм-я значительны,это приводит к малой сжимаемости:уменьшение расстоян.между мол-ами вызывает появл.больших сил межмолекулярного отталкивания.Жидкости мало сжимаемы,обл.большой плотностью.Такой хар-р св-в жидкост.связан с особенностями теплового движения.Мол-ы жидкост.колеблются около положений равновесия,однако эти положения не явл-ся постоянными.Вычислим ср.расстояние между мол-ами жидк.δ=1\               ,где δ-ср.расст.между мол-ами жидк.;Объем жидкости:V= δ3N,где N-общее кол-во мол-л жидк.; N=nV,где n-концентрац.мол-л.  Ср.время мол-ы наз-т временем релаксации τ.С повышением температуры и понижением давления время релакс.ум-ся,что обеспеч.большую подвижность мол-л жидк.и меньшую её вязкость.Для того чтобы мол-а жид.перескочила из одного положения равновесия в др.,должны нарушится связис окружавшими её мол-ами и обр-ся связи с новыми соседями.Процесс разрыва связей требует затраты энергии(E-активации),выделяемой при образовании новых связей.

28.Поверхностное натяжение,единицы измерения коэфф.пов.натяжения.Для перемещения мол-л из объема в поверхностный слой необходимо совершить работу.Поверхн.натяжение(коэфф.пов.натяж)опред-ся отношением работы,затраченной на создание некоторой поверхности жидкости при постоянной температуре,к площади этой поверхности: σ=A\S    Условием устойчивого равновесия жидкостей явл-ся минимум энергии пов.слоя,поэтому при отсутствии внешних сил или в состоянии невесомости жидкость стремится иметь миним.площадь поверхности при данном объеме и принимает форму шара.Поверхн.натяжение может быть определено не только энергетически.Стремление пов.слоя жидкости сократиться означает наличие в этом слое касательных сил-сил поверхностного натяжения.Пов.натяжение =отношению силы пов.натяжения к длине отрезка,на котором действует эта сила: σ=F\L. (Н\м) Пов.натяжение зависит от температуры.Снижения пов.натяжения можно достигнуть введением в жидкость поверхносно-активных вещ-в,уменьшающих энергию поверхностного слоя.

29.Явления смачивания и несмачивания.Капиллярные явления.Давление Лапласа.Газовая эмболия.На границе соприкосновения различн.сред набл-ся смачивание и несмачивание.Если F притяжения тв тела- жидкости> Fж-ж, то жидкость будет растекаться по поверхности-смачивание.еслиFж-тв<Fж-ж, то ж не будет растекаться по пов-сти тв тела,а будет уменьшать свою пов-сть, собир в каплю.-несмачивание На поверхностях раздела каждых сред действуют силы поверхн.натяжения.Если эти силы разделить на длину окружности капли,то получ-ся σ13 ;σ21 ;σ32.Угол Ѳ между смачиваемой поверхностью и касательной к поверхности жидкости наз-т краевым.За меру смачивания принимают величину:  cos Ѳ=( σ13- σ32)/ σ21.Если σ32< σ13,то Ѳ<π\2, и жидкость смачивает тв.тело,поверхность кот-ого наз-ся гидрофильной.Если σ32< σ13,то Ѳ>π\2, жидкость не смачивает тело,поверхн.его наз-т гидрофобной.Несмачивающая жидкость не протекает через малые отверстия в тв.теле.Если краевой угол определить нельзя,то капля растек-ся по поверхности тв.тела до тех пор,пока не покроет всей его поверхности или пока не обр-ся мономолекулярный слой.Это наз-ся идеальным смачиванием(растекание спирта или воды по стеклу).Под действием сил пов.натяж.пов-ый слой жидкости искривлен и оказ-т дополнит.давление ∆р.Искривление поверхности(мениск)возникает в узких(капиллярных)трубках в рез-те смачиван.или несмач.При смач.обр-ся вогнутый мениск.Рассм.поведение пузырька воздуха,находящегося в капилляре с жидкостью.Если давление жидкости на пузырек с разных сторон одинаково,то оба мениска пузырька будут иметь одинаковый радиус кривизны,и силы дополнит.давления будут уравновешивать др.друга.При избыточн.давлении с одн.стороны(при движение жидкости),мениски деформируются,изм-ся радиус кривизны,дополн.давл.станет неодинак.Это приведет к воздействию на жидкость со стороны пузырька воздуха,которое затруднит или прекратит движение жидкости.Такие явления могут происходить в кровеносной системе чел-ка.  Попавшие в кровь пузырьки воздуха могут закупорить мелкий сосуд и лишить кровоснабжения какой-либо орган.Это явление наз-ся эмболией.Так,воздушная эмболия может возникнуть при ранении крупных вен:проникший в кровь воздух обр-т воздушный пузырь,препятств.прохождению крови.Газовая эмболия-(водолазы-при подъеме с глубины на поверхность)обусловлена переходом газов крови из растворенного состояния в свободное

.Поверхностные явления в альвеолах.Сурфактант. в лёгких происходит газообмен.Структурная единица лёгкого, в кот происх этот процесс- альвеола.при вдохе объём альвеол увелич благодаря работе дых мышц, давление в них стан меньше атмосфи это способств их заполнению воздухом.После выоха объём альвеол уменьш, добавочное давл увелич, что должно было бы сильнее уменьшить объём альвеол и препятствовало след вдоху.Но этого не происходит благодаря спец в-ву- сурфактанту., покрывающему внутр пов-сть альвеол.он снижает поверхностное натяжение альвеолярных стенок.Т.о сурфактант обеспеч возможность дыхания

31. Методы измерения коэфф-та поверхностного натяжения.Поверхн. натяж-е определ-ся отношением работы, затраченной на создание  некоторой поверхности жидкости при пост-нной температуре к площади этой пов-сти. б=А/S. Пов-стное натяж-е может быть определено не только энергетически, т.е. условием для устойчивости жидкости явл-ся минимум энергии пов-ного слоя. Стремление поверхн. слоя жидкости сократиться означ.: наличие в этом слое касат-ных линий  - сил поверхн. слоя. Поверхн. натяжение = отношению силы поверхн. натяж-ия к длине отрезка, на кот-ом действует эта сила: б=F/l . Поверхн. натяж-е  зависти от температуры. Вдали от критич-кой тепмературы значение его убывает линейно при увелич-ии темпер-ры. Снижение поверхн. натяж-я можно достигнуть введением в жидкость поверхностно-активных вещ-тв, уменьш-щих  энергию поверхн. слоя. 

32. .Деформации и их виды. Закон Гука для упругих деформаций.Деформация –изменение взаимного располож-ия точек тела, которое приводит к изменению его формы и размеров. Деформации бывают: упругие, если после прекращения действия силы она исчезает, Пластические, если деформация  сохраняется и после прекращения внешнего возд-вия, и упругопластическая –промежуточный случай,т.е. неполное исчезновение деформации. Виды деф-ции: 1.растяжение –например: возникает в стержне при действии силы, направленной вдоль его оси. 2. Сдвиг –сила,касательная к одной из граней примоуг-го параллел-педа, вызывает его деформацию, превращая в косоугольный параллел-пед. Упругие малые деформации подчин-ся закону Гука,согласно кот-му напряжение пропорционально деформации. Для двух случаев (растяжение, сжатие) исп-ется 2 формулы: б=Еε и  G, где Е-модуль Юнга, а G-модуль сдвига.

33.  Механические свойства биотканей (мышечн. и костная ткани, кровен.сосуды).Под механич. св-вами биотканей понимают 2 разновидности. 1)одна связана с процессами биологической подвижности. Эти процессы обусловлены химич-кими процессами и энергетически обеспечив-ся АТФ. –это группа –активные механические св-тва биологич.систем. 2) Пассивные механич. св-ва биологич. тел. Костная ткань- Кость –основной материал опорно-двигат.аппарата. Гидроксилапатит  . в кости дает твердость, упругость, прочность. Минеральное содержимое обеспеч-ет быструю деформацию,а полимерная часть (коллаген) –ползучесть. Если в кости или в ее механич. модели быстро создать постоянную деформацию,то скачкообразно возникает и напряжение. Мышцы –в состав входит соединит.ткань. =>Механические св-ва мышц подобны св-вам полимеров. Гладкие мышцы могут значительно растягиваться без особого напряжения, что способствует увеличению размеров полых органов. Скелетная мускулатура –при быстром растяжении на определ-ную величину напряжения резко возрастает, а затем уменьшается до Сосуды –Механич. св-ва определ-ся главным образом св-вами коллагена,эластина и гладких мышечных волокон. Рассмотрим деформацию сосуда, из-за давления на стенку сосуда изнутри с помощью ур-ния Ламе: =, где h-толщина стенки, r-радиус внутр.части, p-давление.

. 

35.

36.

37.

38.  Основные понятия и исходные положения термодинамики.  

Термодинамика изучает общие законы взаимного превращения эн. из одной формы в другую в рез-те протекания физических, хим. или физико-хим. процессов. Термодинамика включает в себя следующие разделы:
) общую или физ. термод-ку, изуч. наиболее общие законы превр-я эн; 2) техническую термод-ку, рассматр. взаимо-превр-я теплоты и механич. работы в различ. рода машинах и двигателях; 3) хим. термод-ку, изуч. превр-я различ. видов эн. при протекании хим. р-ций, пр-сов растворения, испарения, кристаллизации, адсорбции. Хим. термод-ка колич-но опред. Тепл. эффекты вышепереч. пр-сов, выясняет возм-ть самопро-извольного их протекания в том или ином напр-и и условия, при кот. хим. р. будут нах. в сост-и равновесия. Под термодин. с-мой подразумевают избранную сов-ть тел или в-в, сост. из бол. числа структур. единиц (молекул, атомов, ионов) и отделенную от окруж. внеш. среды определ. границей или пов-тью раздела. Граница или поверхность раздела термодинамической системы может быть проницаемой или нетеплопроводной, механически жесткой или нежесткой, т.е. способной изменять свои размеры.  Термодин. с-мы делятся на изолированные, закрытые и открытые. В зав-ти от своего состава термодин. с-мы подраздел-ся на простые или одно-компонентные и сложные или многок-ные. Если между отдельными частями с-мы не сущ. физ, т.е. реальных границ раздела, то такие системы наз. гомогенными. Сущ. также с-мы, между отдельными частями кот. им. границы раздела. При переходе через них многие св-ва меняются скачкообразно. Такие системы наз. гетерогенными. Сов-ть всех однородных по составу и физ-хим. св-вам частей гетерогенной системы, отделенной четкой и определ. пов-тью раздела, наз. фазой. Гомогенные с-мы всегда сост. из одной фазы, а гетерогенные являются многофазными: двухфазными, трехфазными и т.д.

39. 2. Биоэнергетика. Биотермодинамика.

Биоэнергетика - раздел биофизики, изучающий вопросы обеспечивания организма энергией за счет ресурсов внешних источников.

Биотермодинамика –раздел биофизики, изучающий обмен энергией между телами термодинамической системы без учёта строения тел системы.

Живые ор-мы усваивают пост-щие к ним из окруж. среды в-ва, перераб-вают их, синтезируют и накапливают новые высокомолек. соед-я для создания и обновления клеток и тканей, аккумулирования бол. запасов хим. эн. Совок-ть всех пр-сов наз. ассимиляцией или анаболизмом . Одновременно в ор-ме протекают противоположные процессы –диссимиляция или катаболизм, сводящиеся к разложению сложных орган. Соед-й, окислению их до Н2О, СО2 и высвобождению при этом эн. В раннем пери-оде развития в ор-ме чел, как и во всем живом, пр-сы асси-миляции превалируют над диссимиляцией, но по мере прибли-жения к старости нач. дом-ть пр-сы дис-ции, что приводит к уменьшению в ор-ме запасов хим. эн. Изучением и решением всех этих вопросов заним. биоэнергетика, кот. выступ. одновременно и как часть биохимии и как часть биофизики. Теоретич. же основой биоэн-ки и инструментом, с помощью кот. она решает свои задачи, явл. хим. термодинамика.

. 3. Первое начало термодинамики и его применение к живым системам.

Частным случаем закона сохр. эн. (Во всех явлениях пр-ды энергия не может исчез. бесследно или возн-ть из ничего.) в прим-и к процессам, сопр-ся тепловыми явлениями, выступает первое начало (или 1 закон) термодинамики : подведенное к системе тепло Q идет на увел-е ее внутр. Эн. ΔU и на совершение сис-темой работы А против внешних сил:Q = Δ U + А. Система может перех. из одного сост-я в др. различ. путями. Но в соот-ветствии с законом сохр. эн. изменение внутр. эн. ΔU системы не зав. от пути перехода: оно одинаково во всех случаях, если одинаковы начал. и конеч. сост-я с-мы. На основании 1 начала т-ки можно сделать несколько важных выводов.  1. В изолир. С-ме сумма всех видов энергии есть вел-на const.        2. Невозможно создать вечный двигатель первого рода, кот. производил бы работу без подведения эн. извне, т.к. производимая с-мой работа будет всегда меньше, чем теплота, затраченная на ее производство

41.

42.     Тепловой баланс организма. Способы теплообмена. 

Биообъекты –открытые термодинамические сист., обмен-щиеся с окр.средой Е и вещ. Тепловой баланс орг.-соотношение между получаемым и отдаваемым во внеш. среду кол-вом тепла за определ. период времени (обеспечивающее постоян. деят-сть органов и тканей). Способы теплообмена (переноса тепловой Е):  конвекция, теплопроводность (кондукция), излучение. Обычно существуют одновременно. Конвекция- перенос тепла при перемещении объемов газа или жид. в пространстве. Теплообмен между жидк. или газ. и поверхностью тв.тела - конвективный теплообмен. Накопив теплоту в одном месте, вещество-носитель переносит его в более холодное и там отдает окружающей среде( отличие конвекции от теплопроводности, когда вещ.-проводник тепла само остается на месте).Теплопроводность- молекулярный перенос тепла в сплошной среде, обусловленный разностью t0. В этом случае теплота передается за счёт непосредственного соприкосновения частиц, имеющих различную t0. Что приводит к обмену Е между молек., ат.или свободными е-. Механизм теплопроводности: Q = A × ΔT/R, где Q — количество передаваемой тепловой Е, А — площадь сечения теплопроводящего тела, ΔT —разность t0 между 2точками, а R —тепловое сопротивление материала, характеризующее, насколько он тормозит теплопередачу. Тепловое излучение –процесс распространения теплоты с электромагнитными волнами. Обусловлен превращением внутр.Е вещ. в Е излучения, переносом излучения (в форме электромагнитных волн) и его поглощением вещ. Тип излучения зависит от t0 тела.

43.  6. Термометрия. Прямая и непрямая калориметрия.

Термометрия –отдел прикладной физики, в которой изучаются методы измерения температуры и связанные с этим вопросы.

Термометры –устройства для измерения температуры  - состоят из чувствительного элемента, в котором реализуется термометрическое свойство, и измерительного прибора.

В зависимости от измеряемых интервалов температур наиболее распространены жидкостный, газовый термометры, термометр сопротивления.

Калориметрия – ряд методов, совокупность которых применяют для измерения количества теплоты, выделяющегося или поглощаемого в различных физических, химических и биологических процессах.

Типы калориметров:

1.калориметры, в которых количество теплоты определяют по изменению температуры;

.калориметры, у которых температура постоянна и количество теплоты определяют по количеству вещества, перешедшего в другое фазовое состояние.

44.    Энтропия(Э) и ее св-ва.

 Энтропия –функция состояния и системы, разность значений которой для двух состояний равна сумме приведенных количеств теплоты при обратном переходе системы из одного состояния в другое.

(Больцман 1872) Э -ф-ция состояния сист., разность значений которой для 2 состояний=сумме приведенных количеств теплоты при обратимом переходе сист из одного состояния в др. ∆S=S2-S1=2∫1, где S1 и S2- Э в конечном2 и начальном1 состояниях. Статистическая физика связывает Э. с вероятностью осуществления данного макроскопического состояния системы. Э. определяется через логарифм статистического веса W данного равновесного состояния S= k ln W (E, N), где k —постоянная Больцмана    (k=1,38•– Дж/К), W(E, N) —число квантовомеха-нических уровней в узком интервале энергии DЕ вблизи значения энергии Е системы из N частиц. Св-ва Э.: *является аддитивной( равно сумме значений величин, соотв-щих его частям) величиной; *есть ф-ция состояния макросистемы; *э. изолированной сист. при протекании необратим. процессов возрастает; *э. макросистемы, находящейся в равновесном состоянии, max. *Изотермическое сжатие вещ.  умен., а изотермическое расширение и нагрев.-увелич. Э.

45    Свободная и связанная энергия в организме.

 Свободная энергия- max возможная работа, которую может совершить система, обладая каким-то запасом внутр.Е (внутр.Е системы U = сумме свободной (F) и связанной Е (TS):U=F+TS.     Свободная Е Гельмгольца для системы с постоянным числом частиц: F=U-TS, где U-внутренняя Е, T- абсолютная t0, S-энтропия. Свободная Е Гиббса:G=U+PV-TS, где P-давление, V-объем. Связанная энергия –часть внутр.Е, которая не может быть превращена в работу, –это обесцененная часть внутренней энергии. При одной и той же температуре связанная энергия тем больше, чем больше энтропия.  энтропия системы-. мера той энергии, которая не может быть превращена в работу.

46.  Второе начало термодинамики.

Второе начало:  

1.Формулировка Клаузиуса: теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой;

2.Формулировка Томсона: не возможен двигатель второго рода, т.е. такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения одного тела.

47. 10.Термодинамические потенциалы как функции состояния термодинамической системы.

Параметры: 

1.интенсивные –не зависят от числа частиц и массы системы (давление, температура);

2.экстенсивные –зависят от числа частиц и массы системы (объем, масса);

3.энергия, характеризующая способность системы совершать работу. 

48. Организм как открытая система. Теорема Пригожина.

Биологические объекты  являются открытыми термодинамическими системами. Они обмениваются с окружающей средой энергией и веществом.

Живой организм –развивающаяся система, которая не находится в стационарном состоянии.

Основа функционирования живых систем –поддержание стационарного состояния при условии протекания диффузионных процессов, биохимических реакций, осмотических явлений. Если организм при изменении внешних условий не способен сохранить стационарное состояние, выходит из этого состояния, то это приводит к его гибели. Организм в этом случае не смог адаптироваться, т. е. не смог сравнительно быстро оказаться  в стационарном состоянии, соответствующим условиям.

Принцип Пригожина:

В стационарном состоянии системы скорость возникновения энтропии вследствие необратимых процессов имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния.

49. 12. Значение биологических мембран в процессе жизнедеятельности  клетки

Клеточная мембрана (КМ) –это оболочка клетки, выполняющая следующие три основные функции:

барьерную –КМ обеспечивает избирательный (селективный), регулируемый пассивный и активный обмен веществом с окружающей средой;

матричную –КМ отвечает за определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных белков для обеспечения их оптимального взаимодействия;

механическую –КМ обеспечивает прочность и автономность клетки и внутриклеточных структур.

Кроме трех основных функций, перечисленных выше, КМ выполняет и другие функции:

энергетическая –синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез на мембранах митохондрий;

генерация и проведение биоэлектрических потенциалов;

рецепторная –в основе механической, обонятельной, зрительной химической и тепловой рецепции лежат процессы, происходящие на КМ.

50. 13. Молекулярная организация и модели клеточных мембран

Первая модель строения биологических мембран (БМ) предложена Э. Овертоном в 1902г. Он решил, что БМ состоит из тонкого слоя фосфолипидов.  В 1925 Гортер и Грендер проводили опыты по экстрагированию липидов из мембран эритроцитов и установили, что S монослоя липидов примерно в 2раза больше S поверхности эритроцитов. Так появилась билипидная модель БМ. В 1935 Даниелли и Девсон предложили “бутербродную” или “сэндвичную” модель БМ -  липидные слои располагаются  между 2-мя слоями белковых молекул. Современная модель строения была выдвинута в 1972 Сигнером и Никольсоном –жидкостно-мозаичная модель (основа БМ –двойной фосфолипидный слой, вклю-щий белки.)

Современная модель строения БМ была выдвинута в 1972 году Сингером и Никольсоном и получила название жидкостно-мозаичной модели. 

Согласно этой модели, структурную основу мембраны составляет двойной фосфолипидный слой, включающий в себя белки. Мембранные белки бывают двух видов –периферические (поверхностные) и интегральные (внедренные в липиды). Схематично данная модель представлена на рис. 19.2 и 19.3.

Модели  мембран (искусственные мембраны)

1)  липосомы (фосфолипидные везикулы)- конструкции сфероподобной ф-мы, стенки к-рых образованы двойным липид.слоем

2) плоские бислойные липидные мембраны(БЛМ)

51. Физические свойства и параметры  мембран

Приведем некоторые физические свойства и характеристики биологических мембран.

Толщина мембраны составляет примерно 8-10 нм.

Общая площадь всех мембран очень велика, например, печень крысы имеет массу 6 г, а общая площадь ее мембран достигает сотен квадратных метров.

Диаметр "ионных каналов" или пор составляет 0,35 - 0,8 нм.

Мембрана представляет собой диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью от 2 до 6.

Электрическое сопротивление 1 см2 поверхности мембраны составляет 102 - 105 Ом, что в десятки миллионов раз больше сопротивления внеклеточной жидкости или цитоплазмы.

Вязкость мембран равна 30 - 100 мПас, что на два порядка выше вязкости воды и сравнима с вязкостью подсолнечного масла.

Поверхностное натяжение составляет 0,03 - 1 мН/м.

Липиды и белки в мембранах не являются статическими объектами, а участвуют в диффузионных процессах:латеральной диффузии –перемещение молекул в пределах плоскости мембраны;диффузии «флип-флоп» - перемещение молекул в направлении, перпендикулярном плоскости мембраны.

52.

.  Пассивный транспорт веществ и его разновидности. Математическое описание пассивного транспорта

Пассивный транспорт веществ через клеточные мембраны включает в себя следующие разновидности:простую диффузию и облегченную диффузию Фильтрация

Простая диффузия –процесс переноса вещества из области с большей концентрацией в область меньшей концентрации. Диффузия описывается уравнением Фика:

, 

где  вектор плотности потока массы диффундирующего вещества,Сi и C0 –концентрации диффундирующего вещества внутри и вне клетки. Сmi и Cm0 –концентрации диффундирующего вещества внутри мембраны на границе мембрана.P–проницаемость мембраны. 

Облегченная диффузия. 

Срособность мембран обусловлена двумя причинами: наличием в них переносчиков, называемых ионофорами (подвижных и фиксированных) и каналов. Облегченная диффузия –процесс транспорта веществ с помощью специальных молекул-переносчиков. 

Фильтрация. Фильтрация представляет собой перенос молекул растворителя под действием градиента давления. Таким образом, причиной и движущей силой в процессе фильтрации является разность давлений. Объем растворителя, перенесенного в результате фильтрации, определяется формулой Пуазейля:

,

где - перепад давления на расстоянии , - вязкость жидкости, - радиус поверхности фильтрации, - время переноса.

Фильтрация. Фильтрация представляет собой перенос молекул растворителя под действием градиента давления. Таким образом, причиной и движущей силой в процессе фильтрации является разность давлений. Объем растворителя, перенесенного в результате фильтрации, определяется формулой Пуазейля:

,

где - перепад давления на расстоянии , - вязкость жидкости, - радиус поверхности 

жидкости.

54.  Активный транспорт ионов. Механизм активного транспорта вещ-в на примере Na-K насоса.   Если бы в клетках сущ. только пассивный транспорт, то конц-ции, давления и др. величины вне и внутри клетки сравнялись бы. Поэтому сущ-т др. механизм, работающий в направлении против электрохимического градиента и происходящий с затратой энергии клеткой. Перенос молекул и ионов против электрохимического градиента,осуществляемый клеткой за счет энергии метаболических процессов, наз. активным транспортом.Он присущ только биологическим мембранам. Активный перенос вещ-ва через мембрану происходит за счет свободной энергии,высвобождающейся в ходе хим. Реакций внутри клетки.Активный транспорт в организме создает градиенты концентраций, электр. потенциалов, давлений,т.е. поддерживает жизнь в организме.Изучены 3 основные системы акт.трансп., кот-ые обеспечивают перенос ионов Na,K,Ca,H через мембрану. Механизм. Ионы К+ и Na+ неравномерно распределены по разные стороны мембраны:концентр. Na+ снаружи > ионов K+,а внутри клетки K+ > Na+.Эти ионы диффундируют через мембрану по направлению электрохимического градиента,что приводит к его выравниванию. Na-K насосы вх. в состав цитоплазмат. мембран и работают за счет энергии гидролиза молекул АТФ с обр-ем мол-л АДФ и неорганич. фосфата Фн: АТФ=АДФ+Фн. Насос работает обра-тимо: градиенты конц-ций ионов способ-ют синтезу мол-л АТФ из мол-л АДФ и Фн: АДФ+Фн=АТФ. Насос переносит из клетки во внеш. среду 3 иона К+внутрь клетки.

55. Способы проникновения вещ-в через биологические мембраны.               .                      Одной из важнейших хар-к клеточных мембран(КМ) явл-ся избират. проницаемость. КМ избирательно снижает скорость передвижения мол-л в клетку и из нее. Чем меньше мол-ла и чем меньше она обр. водород. связей,тем быстрее она диффун-дирует ч/з мембрану. =>, чем меньше мол-ла и чем более она жирорастворима, тем быстрее она будет проникать через мембрану. Малые неполярные мол-лы легко растворимы в липидах КМ и быстро диффундируют.Клетка была вынуждена создать спец.мех-мы для транспорта растворимых в воде вещ-в через мембрану-через поры в мембране и посредством транспортных белков-переносчиков мол-л. Для жиронерастворимых вещ-в и ионов мембрана выступает как молекулярное сито: чем больше размер частицы,тем меньше проницаемость мембраны для этого вещ-ва. Избирательность переноса обеспечивается набором в мембране пор определенного радиуса,соответствующих размеру проникающей частицы.Это распределение зависит от мембранного потенциала. Перенос малых водорастворимых мол-л осуществляется при помощи специальных транспортных белков.Это особые белки,каждый из которых отвечает за транспорт определенных мол-л или групп мол-л. За перенос сахара,аминокислот и др. полярных мол-л ответственны специальные мембранные транспортные белки. Каждый из них предназначен для определенного класса мол-л.Все они обеспечивают перенос мол-л через мембрану, формируя в ней сквозные проходы. Транспортные белки делятся на белки-переносчики, и каналообразующие белки. Переносчики взаим-ют с молекулой переносимого вещ-ва и каким-либо способом перемещают ее сквозь мембрану. Каналообразующие-формируют в мембране водные поры,через кот-ые могут проходить вещ-ва. Отличия облегченной диффузии от простой: 1)перенос ионов с участием переносчиков происх. значительно быстрее; 2)обладает св-вом насыщения- при ув. концентр. С одной стороны мемраны плотность потока вещ-ва возрастает лишь до некоторого предела. Разновидностью облегч.дифф.-транспорт с помощью неподвижных  мол-л переносчиков,фиксированных поперек мембраны. Осмос-движение мол-л воды через полупроницаемые мембраны из мест с меньшей концентрацией растворенного вещ-ва в места с большей концентр. Осмос обусл-ет гемолиз эритроцитов в гипотонических растворах и тургор в растениях.

56.   История открытия биопотенциалов. Гипотеза Бернштейна.                          .     Фр.священник аббат Нолле в 1746г открыл явление осмоса.1826г. Дютроше доказал,что осмос есть результат проявления не особых,мифических сил,а законов физики и химии. Немецк.ботаник Пфеффер-изобрел осмометр и измерил величину осмотического давления.Он обнаружил,что для каждого раствора величина давления пряма-пропорциональна концентр. раств.вещ-ва,не проходящего через полупроницаемую мембрану (Росм=m/V m-масса растворенного вещ-ва, V-объем раствора).Вант-Гофф пришел к заключению,что мол-лы растворенного вещ-ва в растворителе ведут себя подобно мол-ам идеального газа(Росм=СмRT См-молярная плотность растворенного вещ-ва).Теория Вант-Гоффа давала точные значения величины осм.давления для многих вещ-в,но для некоторых оказ. больше расчетной в 2раза.С.Аррениус предположил что в р-ре мол-ла соли распадается на 2 частицы-электролитич. диссоциация.Вальтер Нернст обосновал идею диффузного потенциала, возн-го при соприк-нии двух жидкостей. Вел-на дифф.потенц. рассчит-ся: Фн=(u-v/u+v)×(RT/F)×Ln(C1/C2), где u и v-скорости быстрого и медл. ионов,    R-газ.постоянная, C1 и С2-конц-ции электролита. Для возн-ния дифф.потенц. нужна разность конц-ций электролита, различная подвиж-ть анионов и катионов. Бернштейн начал объяснять электрич св-ва мышц не устройством этих органов в целом,а свойствами клето,из которых эти органы состояли.1902г-год рождения мембранной теории биопотенциалов.Согласно гипотезе Бернштейна, каждая клетка им. оболочку,кот-ая представляет собой полупроницаемую мембрану. Внутри и вне клетки имеется много свободных ионов,среди кот-ых нах-ся ионы K+. Разность пот-лов между внутр. стороной БМ и ее наружной стороной наз-ся потенциалом покоя (ПП).Величина ПП опис-ся формулой Нернста: ФН=-(RT/F)×Ln[(K+)I/(K+)0] где [K+]i-конц-ция ионов К внутри клетки, [K+]0-конц-ция ионов К снаружи клетки.

57. Мембранно-ионная теория генерации биопот-лов клеткой и основ. опыты, ее подтвер-щие.    Ю.Бернштейн (опыты на  мышце лягушки). Нагрев 1 конца целой мышцы, от нагретого участка к холодному потечет ток. Электрич. ток течет по направлению от точек пространства с более высоким потенциалом к месту с более низким значением электрического потенциала.В 1905г. Гебер обнаружил,что все соли,сод-е К, оказ. на мышцу схожее д-вие: участок на кот-ый действовал раствор соли К, приобретал отрицательный потенциал по отношению к другим участкам мышцы.Все соли К при диссоциации в воде повышали наружную конц-цию ионов К, при этом отношение (K+)i\(K+)0 умен-ся, ум-ся и пот-ал той области мышцы, на кот. д-ют соли К. Однако эксперименты Бернштейна и Гебера были косвенными. Чтобы подтвердить правильность гипотезы,требовалось доказать следующее:1)клетки им. мембрану,кот-ая проницаема лишь для одного иона;2)конц-ция этого иона по обе стороны БМ различная;3)потенциал на мембране возникает только за счет проницаемости мембраны для этого иона и он равен нернстовскому потенциалу. В 1936г.Дж.Юнг обнаружил кольмара,у кот-ого диаметр нервного волокна доходил до миллиметра.Аксон кальмара был гигантской клеткой,хотя сам моллюск не был гигантом.Нервное волокно выняли из моллюска и поместили в морскую воду,и оно не погибло.=>(эксперимент на клет.уровне). В 1939г. А.Ходжкин и Хаксли измерили разность потенциалов на аксоне кальмара.Они доказали,что внутри аксона им. много ионов К ,и они обр. ионный газ,т.е.нах-ся в свобод. сост-нии.

58. Потенциал покоя. Уравнение Нернста. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца

Потенциал покоя (ПП, мембранный потенциал покоя). ПП называется разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны, возникающей в состоянии покоя клетки. У живых клеток в покое между внутренним содержимым клетки и наружным раствором существует отрицательная разность потенциалов (ПП) порядка 60—90 мВ, которая локализована на поверхностной мембране. Внутренняя сторона мембраны заряжена электроотрицательно по отношению к наружной. ПП обусловлен избирательной проницаемостью покоящейся мембраны для ионов К+. 

ПП можно рассчитать с помощью формулы Нернста:

, 

где  - концентрация ионов калия внутри клетки, - концентрация ионов калия снаружи клетки. 

точные значения для ПП вычисляются по формуле Гольдмана-Ходжкина-Катца (ГХК), которая учитывает проницаемость КМ в покое не только для ионов калия, но и для ионов натр ия и хлора:

 где PK, PNa,  PCl –проницаемость КМ для ионов калия, натрия и хлора

59. Механизм генерации потенциала действия

Потенциал действия (ПД)

Все раздражители, действующие на клетку, вызывают в первую очередь снижение ПП, когда оно достигает критического значения (порога), возникает активный распространяющийся ответ —ПД. Во время восходящей фазы ПД кратковременно изменяется потенциал на мембране: её внутренняя сторона, заряженная в покое электроотрицательно, приобретает в это время положительный потенциал. Достигнув вершины, ПД начинает падать (нисходящая фаза ПД), и потенциал на мембране возвращается к уровню, близкому к исходному, —ПП. 

Полное восстановление ПП происходит только после окончания следовых колебаний потенциала —следовой деполяризации или гиперполяризации, длительность которых обычно значительно превосходит продолжительность пика ПД. Согласно мембранной теории, деполяризация мембраны, вызванная действием раздражителя, приводит к усилению потока Na+ внутрь клетки, что уменьшает отрицательный потенциал внутренней стороны мембраны —усиливает её деполяризацию. Это, в свою очередь, вызывает дальнейшее повышение проницаемости для Na+ и новое усиление деполяризации и т.д. В результате такого взрывного кругового процесса, т. н. регенеративной деполяризации, происходит изменение мембранного потенциала, характерное для ПД.

Амплитуда ПД большинства нервных и мышечных волокон примерно одинакова: 110—мВ. Длительность ПД варьирует в широких пределах: у теплокровных животных длительность ПД нервных волокон, наиболее быстро проводящих возбуждение, —,3—,4 мс, у волокон же мышц сердца ——мс. В растительных клетках пресноводной водоросли хара ПД продолжается около 20 с. 

60. Распространение потенциала действия по миелиновым и безмиелиновым нервным волокнам

нервного волокно представляет собой цилиндр, боковую поверхность которого образует мембрана, отделяющая внутренний раствор электролита от наружного. Это придает волокну свойства коаксиального кабеля, изоляцией которого служит клеточная мембрана. Но нервное волокно —очень плохой кабель. Сопротивление изоляции этого живого кабеля примерно в 105 раз меньше. Было установлено, что уменьшение электрического потенциала на мембране нервного волокна по мере удаления от источника возбуждения убывает по экспоненциальному закону

,

где 0 –значение потенциала в точке возбуждения, l –значение потенциала в точке, расположенной на расстоянии l от источника возбуждения,  - константа длины нервного волокна, равная расстоянию, на котором величина потенциала убывает в. Константа  зависит от удельного электрического сопротивления оболочки нервного волокна m, удельного электрического сопротивления цитоплазмы i, радиуса  нервного волокна r:

Чем больше , тем больше скорость распространения нервного возбуждения. Как следует из приведенной выше формулы,  тем больше, чем больше радиус нервного волокна и чем больше удельное электрическое сопротивление мембраны нервного волокна. 

Рассмотрим процесс распространения возбуждения по безмиелиновым нервным волокнам.При возбуждении участка нервного волокна происходит деполяризация данного участка. При деполяризации  с наружной стороны мембран возникает отрицательный электрический потенциал, а с внутренней стороны –положительный потенциал. Между возбужденным и невозбужденным участками нервного волокна возникнут локальные электрические токи, так у возбужденного участка внутренняя поверхность имеет положительный заряд, а у невозбужденного участка –отрицательный электрический заряд и между ними возникает разность потенциалов. По поверхности нервного волокна локальный электрический ток течет от невозбужденного участка  к возбужденному, внутри волокна электрический ток течет в обратном направлении –от возбужденного участка к невозбужденному. 

61.  Электрическое поле и его характеристики

Эл-кое поле-разновидность материи,  посредством которой осущ-ся силовое воздействие на эл-кие заряды нах-ся в этом поле. Силовая хар-ка –напряженность (отношение силы, действующей в данной точке поля на точечный заряд к этому заряду) Е=F/q. Эл-кое поле графически удобно представлять силовыми линиями, касательные к которым совпадают с направлением вектора напряженности в соотв-х точках поля. Энергетическая хар-ка –потенциал. Работа сил электростатического поля не зависит от траектории по которой перемещается заряд в этом поле ( такое поле –потенциальное. Работа сил электростатического поля по перемещению заряда по замкнутой траектории равна нулю. Работа сил электростатического поля не зависит от: траектории заряда, нач и конечн. Точек перемещений, напряженности поля. Разность потенциалов –отношение работы, совершаемой силами поля при перемещении точечного положительного заряда из одной точки поля в другую, к этому заряду:  U12  = φ1 –φ2=A\q. Потенциалы в виде эквипотенциальных пов-стей. Силв. линии   и эквипотенц. Пов-сти взаимно перпендик. Если поле создано N точечными зарядами,  то напр-сть в некоторой точке можно вычислить как векторную сумму напр-стей полей , созд-х каждым зарядом в этой точке отдельно(принцип суперпозиции): E=∑Ni=1Ei , а эл-кий потенциал как алгебр. Суммупотенц-в от каждого заряда.

62. Электрический диполь. Поле диполя. Диполь в электрическом поле.

 Электрич.диполем наз.  систему, сост. из 2 равных, но противополож. по знаку точечных электрич. зарядов, расп. на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя).   Основной харак-теристикой диполя (рис. 12.5) явл. его электрич. момент (дипольный момент) —вектор, равный произ-нию заряда на плечо диполя l, направленный от отриц. заряда к полож-ному:           Единицей электрич. момента диполя явл. кулон-метр.

Поместим диполь в однород. электрич.поле напряженностью  (рис. 12.6).

На каждый из зарядов диполя действуют силы  и  , эти силы равны по модулю, противоположно направлены и создают момент пары сил. Как видно из рисунка, он равен       или в векторной форме :  

  

Таким образом, на диполь в однород. электрич. поле дей-ствует момент силы, зависящий от электрич. момента и ориентации диполя, а также напряженности поля. Диполь в неоднородном электрическом поле.            В неоднор. электрич. поле вращающее действие тоже имеет место, и диполь ориентир-ся вдоль соответ. линии поля. Однако в этом случае значения сил, д-щих на полюса диполя (силы F+ и F- на рис. 18.3), не одинаковы, и их сумма не равна нулю.=> возн. результирующая сила, втяг-щая диполь в область более сильного поля..

                          Результирующая сила зависит от изменения напряженности приходящегося на единицу длины диполя. Обозначим Е+ и Е- модули напряженности поля у положит. и отриц. полюсов. Тогда                                          Т.к. плечо диполя мало, то приближенно можно считать, что    где dE/dl —градиент поля.        Таким образом, на диполь, который ориентирован вдоль силовой линии и имеет момент р, дей-ет сила, втягивающая его в область поля с большей напряж-тью: 

    Электрическое поле диполя:    Сам диполь явл. источником электрич. поля, напряженность кот. зависит от дипольного момента р, от диэлектрической прониц-сти среды ε и геометрич. параметров. Пусть диполь нах. в непроводящей бесконечной среде и некоторая точка А удалена от его центра на расстояние   Обозначим через α угол между вектором р и направлением на эту точку. Тогда потенциал, создаваемый диполем в точке Л, опр-ся следующей формулой (рис. 18.4):

 Рис: потенциал эл.поля,     

                                                                                  созд-го диполем

63. . Понятие о мультиполе. Волокно миокарда как диполь.

 Диполь явл. частным случаем с-мы электрич. зарядов, облад-щей определ. сим-метрией. Можно указать еще примеры симметр. систем зарядов электрич. мульти-поли.        Они бывают разных порядков (l = 0,1,2). Число зарядов мультиполя опр. выра-жением 2l. Так, мультиполем нулевого порядка (2° = 1) явл. одиночный точечный заряд (рис.а), м-лем первого порядка (21 = 2) —диполь, мультиполем II п-ка (22 = 4) —квадруполь (рис.б), м-лем III п-ка (23 = 8) —октуполь (рис. в)

           

27. Дипольный эквивалентный эл-кий генератор сердца.

 Эл- кие св-ва сердечной мышцы при сокращении моделируют эквивалентным эл-ким генератром тока, который образует эл-кие потенциалы в окружающей прововдящей среде приблизительно такие как и при работе сердца. Генератор включает Z>>R, поэтому ток в этой системе опред-ся только внутренним сопротивлением (Z) I=E\Z. I-источник тока, Z- внутр., R- внешн. Сопротивление. Для расчета потенциалов в окруж. Среде который создает эквивал. Генератор его представляют в виде эл-го токового диполя, который включает положительный источник –исток, отриц. источник- сток. Токовый диполь обладает важной характеристикой электрическим дипольным моментом, который обозначается D=Il, разделяющее исток и сток. Это вектор имеющий направление от –к +.

. 

65. Физические основы электро- и векторкардиографии. Теория Эйнтховена.

Живые ткани явл. источником электрич. пот-лов. Регистрация биопот-лов тканей и органов наз. электрографией.           Сущ-ют следующие диагностические методы:

ЭКГ—  ---кардиография—рег-ция биопот-лов, возн-щих в сердеч. мышце при ее возбуждении.        ЭРГ—электроретинография—рег-ция б.п. сетчатки глаза, возн-х в рез-те воздействия на глаз.     ЭЭГ— ---энцефалография—рег-ция биоэлектрич. активности голов. мозга.   ЭМГ—---миография—рег-ция биоэлектр. акт-сти мышц.

   При изучении электрограмм решаются 2 задачи:      а) прямая —выяснение мех-ма возн-ния электрограммы или расчет потенциала в области измерения по заданным харак-кам электрич. модели органа;      б). обратная (диагност-кая) —выявление состояния органа по хар-ру его электрограммы.      Почти во всех моделях электрич. активность органов и тканей сводят к д-вию определ. совокупности токовых электрических генераторов, нах-ся в объемной электропроводящей среде.

  Для токовых генераторов выпол-ся правило суперпозиции электрич. полей:        Потенциал поля генераторов равен алгебраической сумме пот-лов полей, создаваемых генераторами.

   Т.Эйнховена.     Сердце человека —мощная мышца. При синхронном возбуждении множ-ва волокон сердеч.мышцы, в среде, окр-щей сердце, течет ток, кот. даже на пов-сти тела создает разности пот-лов. Эта разность п-лов рег-ся при записи электрокардиограммы. Моделировать электрич. активность сердца можно с испол-ем дипольного эквивалентного электрич. генератора.  Дипольное представление о сердце лежит в основе теории отведений Эйнтховена, согласно которой : сердце есть токовый диполь с дипольным моментом рс, кот. поворачивается, изменяет свое положение и точку приложения за время сердеч. цикла.

    По Эйнтховену, сердце распол-ся в центре равно-стороннего треугольника, вершинами кот. являются: правая рука —левая рука —левая нога.     Разность биоп-лов, регистрируемая между двумя точками тела, наз.  отведением.           Различают I отведение (пр.рука—лев.рука), II отв-е (пр. рука—лев.нога) и III отв-е (лев.рука—лев.нога), соответ-щие разностям потенциалов UI , UII и UIII.

   Векторкардиография- метод объемных кривых; т.к. обычные электрокардиограммы являются одномерными.    Проекция вектор-кардиограммы на плоскость, напр-р на фронтальную, может быть практически получена сложением напряжений 2 взаимно перпендикул. отведений.   ((осциллограф))

66. Аппараты для электрокардиографии.     

Простейшим по устройству является электрокардиограф ЭКП-60* —портативный для помощи на дому или у постели больного с питанием постоянным напряжением от сухой батареи, одноканальный, с оптической регистрацией. Принципиальная схема усилителя (без цепи питания) приведена на рис. Усилитель имеет три ступени и работает на лампах: первые две Л1, н Л2, —пентоды и третья Л3 —тетрод . Напряжение Uc, подлежащее усилению, через сеточный резистор R7, подводится между сеткой и катодом первой лампы. Напряжение, усиленное в лампе Л1 через конденсатор С1 подается на сетку лампы Л2  и после усиления в ней через конденсатор С2, и потенциометр R8 —на сетку лампы Л3. Потенциометр R8 служит для регулировки общего усиления. В анодную цепь выходной лампы Л3 включен гальванометр, регистрирующий непосредственно колебания ее анодного тока. Резисторы R1, и R4 —анодные, или нагрузочные; R9, R12,R14 —автоматического смещения, R11 —сеточный лампы Л2, и R2 —R10, R5 —R13, R6—R’—делители напряжения для экранирующих сеток.

67.  переменный ток и его физические хар-ки.

Вообще, перем. ток —любой ток, изм-ся со временем (или: по величине и направлению. Чаще термин перемен. ток прим. к квазистац. токам. Зав-щим от времени по гармонич. закону.   Квазистационарный-ток, для кот. время устан-ния одинак. знач-ия по всей цепи знач-но меньше периода колебаний. Перем. ток можно рассм-ть как вынужденные электромагн. кол-я, кот. возникают при подключении какого либо прибора в сеть переменного напряжения:    (Обычно начало отсчета времени выбирают так, чтобы для напряжения электрич. сети начальная фаза равнялась 0. => в формуле нет ).

68. Цепь тока с активным сопротивлением.

Цепь переменного тока, содержащая омическое сопротивление R, не представляет особенностей. В ней выполняется закон Ома, который может быть применен как к мгновенным, так и эффективным значениям напряжения и тока:  .

Сопротивление R в цепи переменного тока называется активным, так как при прохождении тока в нем происходит необратимая потеря энергии, которая переходит в теплоту.

Колебания напряжения и тока в цепи с чисто активным сопротивлением находятся

69. Цепь с индуктивным сопротивлением. 

Рассмотрим явления, происходящие в цепи переменного тока с индуктивностью. Подключим к переменному напряжению U = Um sint катушку с индуктивностью "L", активным сопротивлением которой за малостью можно пренебречь.

 

В цепи образуется переменный ток и в катушке возникает э.д.с. самоиндукции, равная. Сила тока "I" в цепи определяется из условия: ,(так как сопротивлением "R" пренебрегаем) или  .

Преобразуем  или .

Интегрируем это уравнение 

, где .

Постоянная интегрирования принимается С = 0, так как не имеет постоянной составляющей. Уравнение показывает, что ток в цепи, подобно напряжению, имеет синусоидальный характер, но по фазе запаздывает на угол .Сопоставляя максимальное значение тока  с формулой закона Ома, видим, что в цепи с индуктивностью значение сопротивления имеет величина "L", которая обозначается XL..Величина XL = L = 2L называется индуктивным сопротивлением цепи и измеряется в Омах, при подстановке L - в Генри и  - в Герцах.Физический смысл индуктивного сопротивления состоит в том, что оно учитывает влияние на силу тока в цепи э.д.с. самоиндукции, противодействующей приложенному напряжению, и поэтому зависит от тех же величин, что и э.д.с. самоиндукции: индуктивности "L" и частоты  = 2, обусловливающей скорость изменения мгновенных значений тока.Э.д.с. самоиндукции, противодействующая изменению тока в цепи, вызывает запаздывание колебаний тока, по отношению к колебаниям напряжения. При чисто индуктивной цепи запаздывание происходит на угол, равный .Графики напряжения и тока в цепи с индуктивностью показаны на рисунке. На векторной диаграмме показано фазовое соотношение векторов амплитуд тока IL и напряжения UL: ток отстает на угол  (углы отсчитываются по направлению против часовой стрелки).В цепи, содержащей индуктивное и активное сопротивление, угол запаздывания тока по фазе будет меньше и в зависимости от соотношения между ними может иметь значения в пределах от 0 до .В чисто индуктивном сопротивлении потерь энергии не происходит, в связи с чем оно называется реактивным.

70. Цепь с емкостным сопротивлением.

Определим характер переменного тока "I" в цепи с конденсатором, к которой приложено переменное напряжение U = Um sint.

 

Мгновенные значения заряда "q" на пластинах конденсатора

q = cU = cUm sin t.

Дифференцируем

где Im = cUm. Это уравнение показывает, что ток в цепи, подобно напряжению, имеет синусоидальный характер (смотри рисунок), причем упреждает напряжение по фазе на угол.Сопоставляя максимальное значение тока Im = cUm с формулой закона Ома, видим, что в цепи с емкостью значение сопротивления имеет величина , которая обозначается Xc.Величина  называется емкостным сопротивлением цепи и измеряется в Омах, если с - в Фарадах и  - в Герцах. Физический смысл емкостного сопротивления можно объяснить так: ток "I" в цепи конденсатора пропорционален заряду "q" и частоте "" смены процессов заряда и разряда конденсатора. Заряд "q" при данном приложенном напряжении "U" пропорционален емкости "с" конденсатора, а  = 2. Поэтому ток "I" в цепи пропорционален произведению "c", которое, следовательно, имеет значение проводимости цепи. Величина, ей обратная, то есть , имеет значение сопротивления цепи.В цепи, содержащей емкость и активное сопротивление, угол сдвига фазы тока будет меньше и в зависимости от соотношения между ними может иметь значения от 0 до 900.В чисто емкостном сопротивлении потерь энергии не происходит, в связи с чем оно называется реактивным.

71. Полное сопротивление цепи переменного эл.тока. Импеданс.       . Рассм. цепь, состю из последю соед-ных резистора R, катушки индук-тивности L и конденсатора С. Если на нее подать перемен. напряж-е , то ток в цепи будет изм-ся по закону:   ,где - разность фаз напр-я и силы тока. Такая цепь им. как актив., так и реактивное сопр-я. => ее сопр-е наз. импедансом и обозначают Z. Импеданс равен отношению амплитуд. значения переем. напр-я на концах цепи к амплитуд. Знач-ю силы тока в ней: 

Элементы(R,L,С)полной цепи перем. тока на рис. соединены последо-вательно. => по ним протекает одинак. ток, а напр склад-ся из напр-ний на отдел. участках цепи:            Для сложения напр-ний исп. след. графич. прием. На вектор.диаграмме отклад-ся как векторы все 3 ампл-ды напр-ний   Тогда сумма этих векторов дает вектор напряж-я в цепи. Вел-на и направл-е вектора  дают амплитуду напр-ния в сети и фазовый угол  между током и напряжением.  Из  рис. по т. Пифагора имеем:        Подставляя выражения этих амплитуд из и учит. закон Ома, находим:         Дальше  пол. выр-е для определения импеданса:   

72. Электропроводность электролитов

 Биол. жид-сти явл. эл-тами, электро-проводимость кот. им. сходство с электропров-тью Ме: в обеих средах, в отличие от газов, носители тока сущ. независимо от наличия электрич. поля.    В этих средах под воз-вием элект. поля возн. упорядоч-е (направл-е) движ-е свобод. электрич. зарядов (е , ионов) —электрич. ток. Скалярной хар-кой эл. тока явл. сила тока (I), равная отнош-ю заряда , переносим. ч/з сечение проводника или некот. пов-сть за интервал времени , к этому интервалу:  Если эл. ток равномерно распр. по сеч-ю проводника, то отнош-е силы тока к S сеч-я проводника  наз. плотностью тока: () Как видно, пл-сть тока прямопропорц. заряду носителя тока, конц-ции носителей и скорости их направленного движения.  Пл-сть тока для эл-тов след. предст. в виде суммы выр-ний для + и – ионов, т. е. суммар. пл-сть тока равна      Если предпол., что каждая мол-ла диссоц-ет на 2 иона, то конц-ция + и - ионов одинакова:  , где  —коэф. дис-ции, n —конц-ция мол-л электролита. Направл. движ-е ионов в эл. поле можно приближенно считать равномерным, при этом сила qE, д-щая на ион со стороны эл. поля, уравнов-ся силой трения rv: qE = rv, откуда, заменяя q/r = b, пол. v = bE.  Коэф. пропорц-сти b наз. подвижностью носителей заряда {ионов). Он равен отнош-ю скорости направл. движ-я ионов, вызв. эл. полем, к напряж-сти этого поля . Для ионов разных знаков им.:           Итог: удельная проводимость  электролита тем больше, чем больше конц-ция ионов, их заряд и подвижность. При повыш. t0 возр.подвижность ионов и увелич. электропроводимость.

73. Первичное д-вие постоян. тока на ткани   ор-зма. Гальванизация.  Электрофорез лекарственных в-в.     Чел ор-зм в значит. степени сост. из биолог. жид-тей, сод. большое кол-во ионов, кот. участвуют в различ. обменных п-сах.   Под влиянием электрич. поля ионы движутся с разной скоростью и скапливаются около клеточ. м-н, обр. встречное электрич. поле, наз. поляризационным. => первичное д-вие постоян. тока связано с движ-ем ионов, их разделением и изменением их конц-ции в разных эле-ментах тканей.   Воздействие постоян. тока на ор-зм зависит от силы тока, поэтому весьма существенно электр. сопр-е тканей и прежде всего кожи. Влага, пот значительно уменьшают сопр-е, что даже при небольшом напряжении может вызвать значительный ток через ор-зм.  Непрерывный постоян. ток напряжением 60—В исп. как лечебный метод физио-терапии (гальванизация).         Источником тока обычно служит двух-полупериодный выпрямитель —аппарат для гальванизации. Прим-ют для этого электроды из листового свинца толщиной 0,3—,5мм. Т.к. продукты электролиза р-ра поваренной соли, сод-гося в тканях, вызывают прижигание, то между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные Н2О.  Дозируют силу постоян. тока по показаниям миллиамперметра, при этом обязательно учитывают предельно допусти-мую плотность тока —,1 мА/см2. Постоян. ток исп. в лечеб. практике также и для введения лекар. в-в ч/з кожу или слизист. оболочки                       ( электрофорез лекар. в-в).    Для этой цели поступают так же, как и при гальв-ции, но прокладку активн. электрода смачивают р-ром соотв-щего лекар. в-ва. Лекарство вводят с того полюса, зарядом кот. оно обладает: анионы вводят с катода, катионы —с анода.   Гальв-цию и электрофорез лекар. в-в можно осущ. с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в кот. погружаются конечности пациента.

74. Электропроводность биотканей для переменного . Зав-сть импеданса от частоты тока.

При пропускании переменного электрического тока через биологические объекты в них возникают поляризационные процессы. Установлено, что при этом происходит изменение как активной, так и реактивной его составляющих импеданса. При исследовании электрических характеристик живых тканей в широком диапазоне частот переменного тока проявляется эффект дисперсии - модуль импеданса биологических объектов с увеличением частоты уменьшается до некоторой постоянной величины.

В этом случае сила тока, проходящая через биологическую ткань, опережает по фазе приложенное напряжение. Следовательно емкостное сопротивление тканей больше индуктивного. Именно такое сочетание резисторов и конденсатора может быть принято за эквивалентную электрическую схему тканей организма. Частотная зависимость импеданса эквивалентной электрической схемы соответствует общему ходу экспериментальной зависимости импеданса от частоты. Важно отметить, что при этом электроемкость и, следовательно, диэлектрическая проницаемость остаются постоянными

Приблизить свойства схемы к живой ткани позволяет электрическая схема, состоящая из нескольких элементов, соединенных последовательно и параллельно (рис. 5а). Зависимость модуля импеданса Z от частоты  для данной схемы представлена на рис.23.5б. 

75. Реография как диагностический метод

Реография –метод исследования кровенаполнения органов и тканей или отдельных участков тела на основе регистрации их сопротивления переменному току высокой частоты. 

Одна из причин изменения электрического сопротивления живых тканей –колебания их кровенаполнения. Использование высокочастотных токов необходимо для сведения к минимуму явлений поляризации в системе «электрод –кожа». 

При применяемых в реографии частотах имеет место преимущественно ионная проводимость, так как проводниками служат жидкие среды организма, являющиеся слабыми электролитами. Ток при этом распространяется в основном по магистральным сосудам. 

Реограф –электронное устройство, предназначенное для преобразования колебаний импеданса живой ткани или его составляющих, обусловленных пульсовыми изменениями кровенаполнения в пропорциональный электрический сигнал.

Принцип работы реографа заключается в следующем: от генератора высокой частоты реографа с помощью электродов через исследуемый орган пропускается ток высокой частоты. При этом на исследуемом участке (органе) возникает падение напряжения. Изменения кровенаполнения в исследуемом органе приводят к изменениям его импеданса и пропорциональным изменениям амплитуды высокочастотного напряжения. После усиления с помощью детектора и фильтров выделяется низкочастотная составляющая, представляющая собой реографический сигнал (реограмму) –Используется переменный ток с частотами 30-300 кГц, величина тока составляет 1-5 мА. Реоэнцефалография - метод исследования мозгового кровообращения, основанный на измерении и записи пульсовых колебаний полного электрического сопротивления (импеданса) головного мозга при пропускании через него тока высокой частоты, слабого по силе и напряжению.

76. Оценка жизнеспособности тканей путем измерения импеданса ткани при различных частотах переменного тока.

 Частотная зависимость импеданса позволяет оценить жизнеспособность тканей организма, что важно знать для пересадки тканей и органов. Импеданс тканей и органов зависит также и от их физиологического состояния. Так, при кровенаполнении сосудов импеданс изменяется в зависимости от состояния сердечнососудистой деятельности.

77. Основы импедансной плетизмографии.

Плетизмография- процесс, основанный на регистрации изменений импеданса (суммарного емкостного сопротивления) части тела

78. Эл-кий импульс, импульсный ток и их хар-ки.

Электр. И - кратковременное изменение электрич. напряжения или силы тока.Различают видео- и радиоимпульсы.Видео- —электр.И тока или напряжения,кот. имеют постоянную составляющую, отличную от нуля, имеет одну полярность.По форме:а) прямоуг.;б) пилообразные и др.Радиоимпульсы-модулированные электромагнитные колебания (модулированные электромагнитные колебани.Характерные участки видеоимпульса: /—2 —фронт, 2——вершина, 3——срез, 4 ——хвост. И на рис. схематичен.У него четко определены моменты начала t1 перехода от фронта к вершине t2 и конца импульса t5.В реальном И эти времена размыты.Для уменьшения возможной погрешности условились выделять моменты времени, при кот. напряжение(или сила тока)имеет значения 0,1 Um и 0,9 Um, где Um —амплитуда

Крутизна фронта: (0.9 Umax-0.1 Umax )\τcp=0.8 Umax\τф. Повторяющиеся импульсы-импульсный ток. Он характр-ся периодом Т, частотой f=1/Т. Скважность следования импульсов Q=T\τи=1\f τи. Велічіна обратная скважности коэффициент заполнения К=1\Q=fτи.

79. Электровозбудимость тканей.Реобаза.Хронаксия.

Физиологический ответ возбудимой ткани на действие электрич тока возник лишь в том случае, когда  сила тока = или превышает опр значение Iпор, называемое пороговым током.С увелич длительности импульса пороговый ток уменьш, а начиная с длительности tпол уже не изменяется . достигнув своего наим знач R –реобаза.Вторым параметром , характ элекровозбуд ткани явл хронаксия tдл –длительность импульса, для которго пороговый ток вдвое больше реобазы.  Уравн Вейса-Лапика: Iпор=a/tu +b, где a b- константы, зависящие от вида  ткани.

80. Генератор импульса(релаксационного колебания) и их практическое применение.

В мед. электронные генераторы находят 3 основных применения:

-в физиотерапевтической электронной аппаратуре;

-в электронных стимуляторах;

-в отдельных диагностических приборах.

Основание для классификации генераторов электрических колебаний: разновидность технического устройства, область частот, уровень мощности. Для генераторов в медицине важна форма генерируемых электрич. колебаний.Так они делятся: гармонических (синусоидальных) и импульсных (релаксационных) колебания.Рассмотрим работу генератора импульсных колебаний на неоновой лампе. На схеме Л—неоновая лампа.Они «зажигаются» при строго опред. знач. напряжения U3, а гаснут при меньшем напряжении Ur. Процесс начинается с зарядки конденсатора С(на графике - отрезок OA, уравнению                             ). В точке А напряжение на конденсаторе достиг. знач. U3, лампа загорается. В точке В напряжение на лампе =Ur, лампа гаснет и ее сопротивление возрастает. Конденсатор подзаряжается, и процесс повторяется.

Скорость возрастания напряжения в такой схеме изменяется параметрами R и С.Увеличение сопротивления →к увеличению времени, участок OA станет пологим. Изменение напряжения на участке АВ зависит от характеристик лампы. Реальный график: Идеальный - пилообразное напряжение. В течение времени Тг напряжение линейно возрастает от U1 до U2, затем за время Т2 оно линейно уменьшается.Пилообразное напряжение используется в генераторе развертки электронного осциллографа

81. Эл-ный осциллограф

Измерительное устройство для визуального наблюдения или записи функциональной зависимости 2-х величин, преобразованных в эл-кий сигнал. Исп-ся для наблюдения временной зависимости переменной величины. Главная часть-электронно-лучевая трубка. Ее элементы в вакуумированном баллоне. Они включают лиминесцирующий экран, отклоняющую систему из конденсаторов и электронную пушку(из подогревного катода и специальных электродов, которые ускоряют и факусируют электроны). На пластины- разность потенциалов, пучок электронов в вертикальном или горизонтальном направлении, пучок на люминесц. экран-переднюю стенку, покрытую люминофорами, которые светятся под воздействием ударов электронов. Сформированный направленный электронный пучок попадает на люминесцирующий экран, покрытый люминофорами, которые способны светиться под воздействием ударов электронов (катодолюминесценция).Пучок электронов на экране изобразится светящейся точкой. Плавно изменяя напряжение на отклоняющих пластинах, светящуюся точку можно перемещать по экрану. Люминофоры обладают свойством послесвечения, они светятся в данном месте некоторое время после того, как электронный пучок сместился с данного места. Поэтому перемещение пучка наблюдается на экране в виде линии. Структурная схема осциллографа: У—усилители, БП —блок питания, ГР —генератор развертки, ЭЛТ —электронно-лучевая трубка. Имеется также блок синхронизации. Изображение, полученное на экране электронного осциллографа, может быть сфотографировано

82. Дифференцирующая  цепь.

На вход системы-прямоугольный импульс. Длительность импульса τи постоянная времени цепи τ=RC. Будем считать, что τи>>τ. Входное напряжение распределяется на конденсаторе Uc и резисторе Ur: Uвх=Umax=Uc+Ur. Конденсатор заряжается при подаче импульса и разряжается после его прекращения по экспоненциальному закону. Выходное напряжение равно напряжению на резисторе:

Выходное напряжение пропорционально производной по времени от входного напряжения. 

.  Интегрирующая цепь.

На вход подается прямоугольный импульс. Длительность импульса значительно меньше постоянной времени цепиτ>>τи. В этом случае конденсатор заряжается медленнее. Выходное напряжение- напряжение на конденсаторе

Поэтому данная цепь интегрирующая.

84. . Электронные стимулятоы. Низкочаст. Физиотерапевт. Аппаратура.

Электронные стимуляторы: стационарные( УЭИ-1-генератор импульсного тока прямоугольной и экспоненцильной формы, измерить амплитуду импульса тока в цепи пациента; дефибриллятор-генератор мощных импульсов, включает накопитель энергии, устройство заряда конденсатора, разрядную цепь)), имплантируемые (ЭКСР-01- приемник воспринимает сигналы от внешнего передатчика, эти сигналы воспринимаются внутри тела имплантируемой частью и в виде импульсов через электроды на сердце), носимые. Кохлеарный протез( звуковую информацию в электронный сигнал.)

85. Генераторы гармонических колебаний на транзисторе

Колебательный контур ЛкСк в цепи коллектора. Катушка Лос индуктивно связанная с Лк выполняет роль обратной связи. Источник энергии батареи ε. При включении схемы в колб-м контуре малые электромагнитные колебания, эти колебания на базу и усиливаются, через коллекторную цепь в колебат-й контур и амплитуда колебаний возрастает. Обратная связь-положительная. Если поменять концы обмотки Лос эффект не будет достигнут: малые колебания контура будут подавлены транзистором. Возрастание амплитуды не бесконечно: батарея конечный источник энергии, амплитудная характеристика имеет ограниченный линейный участок. Этот процесс близок к гармоническому.Схема генерирует колебания, частота которых равна частоте собственных. Изменить частоту можно изменив индуктивность и емкость.

86. Схема аппарата УВЧ-терапии.Терапевтический контур.

Это группа мед-х аппаратов- генераторы электромагнитных колебаний и волн- работают в диапазоне разных частот. При УВЧ –терапии прогреваемую часть тела между дискообразными металлическими электродами покр-х слоем изолятора. Электроды подключают  к контуру пациента (терапевт. Контур), индуктивно связанный с основным колебательным контуром генератора. Физиотерапевтич-кие аппараты- генераторы электромагнитных колебаний, конструируются чтобы не мешать радиоприему и телевидению. Аппараты: Искра-1 –высокочастотный генератор, работает в импульсном режиме исп-ся для местной дарсонвализации, ИКВ-4 для индуктотермии. Аппараты электрохирургии( электромагнитные колебания на электроды которые рассекают ли коагулируют ткань, Электроды для монополярной (идин выход соединен с активным электродом, другой-пассивный с телом пациента), и биполярной (Оба электрода активные, пассивный не используется) электрохирургии.

87. Воздействие переменным электрическим полем.

В тканях в таком поле токи смещения и токи проводимости. Пусть тело нах-ся в переменном поле. Электроды не кас-тся тела.Выделяющееся количество теплоты удобно выразить через напряженность Е. 

88. Воздействие переменным магнитным.

В массивных проводящих телах возникают вихревые токи. Эти токи исп-ся для прогревания (индуктотермия)

К1-коэфф. Учитывающий геомерич. Размеры тканей.. Магнитная индукция по гармоническому закону           

При индуктотермии кол-во теплоты пропорционально квадратам частоты и  индукции переменного магнитного поля и обратно пропорцонально удельному сопротивлению.

89. Воздействие электромагнитными волнами.

Методы в зависимости от длины волны: микроволновая терапия (2375 МГц), ДЦВ- терапия (частота 460 МГц, длина волны 65.2 см.).

90. Диатермия,дарсонвализация,диатермокоагуляция, диатермотомия.

Диатермия –ток частотой 1МГц, напряжение 100-150 В, сила тока несколько ампер. Уходит из использованияНебольшое удельное сопротивление у кожи, жира, костей- нагреваются бестрее. 

Дарсонвлизация- частота 100-400 кГц, напряжение десятки киловольт, сила тока 10-15 мА. Ток к пациенту  от источника колебаний через стеклянный электрод. Второго электрода нет т.к. цепь замкнута через тело пациента и окруж. Среду токами смещения. 

Диатермокоагуляция-прижигать ткани плотность 6-10мА/мм2 .

Диатермотомия- рассекать ткань, плотность тока до 40 мА\мм2.

91. . Общая схема съема, передачи и регистр. Мед –биол. Информации

Нужна совокупность устройств. Первичный элемент- чувствительный элемент средства измерений- устройство съема, контактирует и взаимодействует с самой системой. Устройство съема преобразует информация мед-биол-го содержания в сигнал электронного устройства. Виды устройств съема: электроды, датчики. Заверш элемент измерительной цепи- средство измерений( отражает регистррует информацию и системе в форме, достунпной для восприятия наблюдателем) Между устр-м съема и средством измерений усилитель передатчик, через канал связи к приемнику. Х- измеряемый параметр, У- выходная величина. Зависимость У=f(Х)

92. . Электроды для съема сигнала.

Электрод- проводники специальной формы, соед-щие измерительную цепь с биологической системой. Исп-ся в реографии. Проблема –в минимизации потерь полезной информации, на переходном сопротивлении электрод-кожа. Схема контура (εбп-э.д.с. источника биопотенциалов, r- сопротивление внутр-х тканей системы, R сопротивл. Кожи и электродов, R вх- входное сопротивление усилителя биопотенциалов)

Для уменьшения сопротивления электрод- кожа: увеличивают проводимость (физиологич р-р), увеличить площадь контакта( увеличитьразмер электрода). По назначению: для кратковременного, длительного использования, на подвижных обследуемых, экстренного применения. Электроды для снятия электрокардиограмм, стеклянные микроэлектроды.

Датчиком называется устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования и регистрации.

В рамках медицинской электроники рассматриваются только такие датчики, которые преобразуют неэлектрическую величину в электрический сигнал. Устройства, работающие с электрическими сигналами, имеют ряд преимуществ:

•  высокую чувствительность и малую инерционность;
•  возможность проводить измерения на расстоянии;
•  удобство регистрации и обработки данных на ЭВМ.

Датчики характеризуются функцией преобразования F(x): зависимостью выходной величины Y от входной величины х: Y=F(x). Наиболее удобны датчики с прямо пропорциональной зависимостью Y от x: Y=kx. Величина Z=Y/x, показывающая изменение выходной величины при единичном изменении входной, называется чувствительностью датчика. Минимальное изменение входной величины, которое можно обнаружить датчиком, называется порогом чувствительности.

Датчик - преобразователь медицинской информации в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки (чаще всего в электрическую).

Входными неэлектрическими величинами датчиков могут быть механические величины (давление, частота, колебание); физические (температура, освещенность, влажность); физиологические (наполнение ткани кровью).

Выходными электрическим величинами обычно служат ток, напряжение, полное сопротивление и т. д.

Биоуправляемые датчики изменяют свои характеристики непосредственно под влиянием медико-биологической информации, поступающей от объекта измерения.

В активных датчиках измеряемый параметр непосредственно преобразуется в электрический сигнал, т. е. под воздействием измеряемой величины активные датчики сами генерируют сигнал соответствующей амплитуды или частоты (пьезоэлектрические, индукционные, термоэлементы).

Пассивные под воздействием входной величины изменяют свои электрические параметры: сопротивление, емкость или индуктивность (емкостные, индуктивные, резистивные, контактные).

Энергетические датчики активно воздействуют на органы и ткани немодулированным энергетическим потоком со строго определенными, постоянными во времени характеристиками. Измеряемый параметр воздействует на характеристики этого потока, модулирует его пропорционально изменениям самого параметра (фотоэлектрические, УЗ).

Каждый датчик характеризуется определенными метрологическими показателями:

а) чувствительность - минимальное изменение снимаемого параметра, которое можно устойчиво обнаружить с помощью данного преобразователя;

б) динамический диапазон - диапазон входных величин, измерение которых производится без заметных искажений;

в) погрешность - максимальная разность между получаемой и номинальной величинами;

г) время реакции - минимальный промежуток времени, в течение которого происходит установка выходной величины на уровень, соответствующий измененному уровню входной величины. 

93. 

94. Пьезоэлектрический эффект и его применение  

Пъезоэффект (пэ) –явление, когда поляризация может возникнуть при отсутствии эл. поля при деформации. 2 типа: поперечный и продольный. Обусловлен деформацией кристалич. ячеек  и сдвигом подрешеток относительно друг друга при мех. деформ. Поляризованность при небольших мех. деформ. пропорционально их величине. К кристаллу К приложены Ме пластинки М, которые замкнуты через неоновую лампу Н.  При ударе по кристаллу появл-ся напряжение на его гранях и на Ме пластинах и неоновая лампа вспыхивает. Обратный ПЭ  - явление, когда при наложении на кристаллы электрич. поля последние деформируются. ПЭ прим-ся в тех случаях, когда необходимо преобр-ть механич. вел-ну в электрическую. Прямой ПЭ –в датчиках для рег-ции пульса,в адаптерах, микрофонах. ПЭ возн-ет в костной ткани при наличии сдвиговой деф-ции.

95. . Биоуправляемые и энергетические датчики и их характеристики.

Датчик –устройство, кот. преобразует измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Первичный датчик –к которому подведена измерительная величина. 2 группы: генераторные и параметрические. Генераторные –генерируют напряжение или ток (типы: пъезоэлектрические, термоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические). Параметрические –изменяется сигнал ( типы: емкостные, реостатные, индуктивные).  Датчики характеризуются: функцией преобразования –функциональная зависимость выходной величины у от входной х, которая описывается аналитическим выражением у=f(х) или графиком. Чувствительность датчика –в какой мере выходная величина реагирует на изменение входной: z= y\ х (Ом\мм или мВ\К). Временная хар-ка –физические процессы в датчиках не происходят мгновенно, это приводит к запаздыванию изменения вход.  вел-ны по сравнению с изм-ем выходной.

96. .ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

Термометры сопротивления (терморезисторы, термисторы) –датчики, в основе действия которых лежит изменение электрического сопротивления при изменении температуры. При этом у металлов сопротивление с ростом температуры увеличивается, а у полупроводников уменьшается.

Измеряют t0 ядра или сердцевины тела и t0 пов-сти кожи чел. Для измерения температуры человеческого тела - проволочные и полу-проводниковые терморезисторы и термоэлементы. В основу работы проволочных и полупроводниковых резисторов положено их свойство изменять сопротивление при изменении температуры. Изменение температуры оценивается изменением ТКС м. б. >0 R возрастает и ТКС<0 –уменьшается - пассивные биоуправляемые датчики. В основу работы термоэлектрических датчиков положен принцип работы термогенератора. Хар-ки датчиков: а) линейность зав-сти R от Т и Е;  б) время р-ции;  в) стабильность параметров.

Характеристики термисторных датчиков:

а) линейность зависимости R от Т ;

б) время реакции;

в) стабильность параметров.

Рассмотрим несколько конкретных конструкций температурных датчиков.

Корпус датчика для измерения температуры поверхности тела может быть похож на шариковую авторучку, но вместо шарика на рабочем конце имеется термистор, выводы которого идут внутри полого корпуса (простой и надежный).

Термистор датчика может крепиться в латунном корпусе.

Датчик для измерения ректальной температуры изготавливается в виде пластмассового катетера, на конце которого под металлическим колпачком расположен чувствительный элемент (проволочный терморезистор, термистор или термоэлемент).

97. Датчики параметров системы дыхания.

 Резистивный датчик частоты дыхания - из резиновой эластич. трубки, наполненной угольным порошком, в торцах трубки выставлены электроды. К концам трубки  опоясывающий грудную клетку ремень. При вдохе -растягивается, контакт между частичками угля ухудшается, сопротивление цепи меняется и ток изменяется, по изменению тока судят о частоте дыхания. В другом резистивном датчике используется токопроводящая резина. Растяжение резины при вдохе приводит к увеличению сопротивления, которое преобразуется в импульсы тока. Пневматический датчик частоты дыхания представляет гофрированную трубку из резины герметично закрытую с торцов. При растяжении объем трубки увеличивается и давление воздуха внутри падает. Изменение давления внутри фиксирует датчик. Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха позволяет определять турбинный датчик. Он представляет собой полный цилиндр, изготовленный из оргстекла с фланцами для крепления к дыхательной маске и к трубке подачи газовой смеси. Контроль эффективности дыхания можно осуществлять путем фотометрического измерения процентного содержания оксигемоглобина в периферической артериальной крови. Метод изм-ния основан на отличии спектральных хар-тик поглощения света восстановител. гемоглобином - Нв и оксигемоглобином НвО2. Для  = 620-680 нм коэф-ент поглощения для Нв в несколько раз выше чем НвО2, что может быть исп-но.

98. Датчики параметров сердечно - сосуд. системы.

Для оценки деятельности сердечно-сосуд. системы используются такие хар-ки: частота сокращений серд. мышцы, давление, тоны, шумы сердца, импенданс тканей и др. Для регистрации частоты периодического пульса используются  пьезо-электрические преобразователи, использ. пьезо-эффект. Пьезоэффект состоит в возникновении эл. зарядов разных знаков на противопол. по-верхностях некоторых кристал. тел при их механ. деформациях (растяжении, изгибе). Датчики, работающие на основе пьезоэл. эффекта→актив. биоуправляемые датчики. Для исследования токов и шумов сердца и записи фонокардио-грамм→электродинамические и пьезоэлектричес-кие микрофоны. Принцип работы: акустические колебания возд-ют на эластичную мембрану, кот. крепится к корпусу микрофона на жестком основании - цилиндре, крепятся витки провода катушки. Под д-вием звук. волн катушка дви-жется в сил. магнит. поле, обр-ным коль-цевым магнит. сердечником. В результате такого движения в катушке индуцируется ЭДС звук. час-тоты. Для измерения абсолют. давления широко исп-ся емкостные и индуктив. датчики. Индуктив. датчик содержит: 1. Кольцо; 2. Внутри в эластичной основе расположена катушка индук-тивности; 3.на одной пов-сть кольца → отверстие, в кот. помещается сердечник.

99. .   Аналоговые регистрирующие устройства.          Устройство отображения →предо-ставляет врем. информ.(амперметр,вольтметр). Стрелочный амперм.→ сила тока в данный момент, но не фиксируется. Регистрирующие приборы → фикси-руют информ. на носителе. Они делятся на: аналоговые (самописцы), дискретные, комбини-рованные. Самописцы→ кимограф или электроки-мограф. Идея кимографа→равномерное вращение или перемещение поверхности носителя. Самописцы преобразуют эл. сигнал  в механ. перемещение. Физически они гальванометры→ высокочувствит. электроизмер. приборы. В этих приборах ток взаимод. с магн. полем постоян. магнита→магнит отклоняется пропорц. силе тока. С магнитом соедин. пишущий элемент, остав-щий след на носителе записи. Могут возникать погрешности. Причины: неточность работы мех-ма перемещения бумаги, изм-ние р-ров бумаги, неточность отметки времени.

100. Принцип работы мед. приборов, регистр. биопо-тенциалы.                    

Биоэл. пот-лы → существенные диаг-ност. показатели многих заболеваний. Очень важ-но:1.правильно регистрировать потенциалы; 2. уметь извлекать необходимую мед.информ. Схема: эл. сигнал→ электроды→усилитель→регистрир. устройство. В пра-ктике биопотенц. отводят по-верхностными накожными электродами, запись осуществ. аналоговыми регистрир.устройствами. В приборах обычно используют усилители постоян. тока (т.к. биопотенц. медленно изменяются со временем). Биопотенц., применяемые в электро-кардиографии, имеют величины ≈ нескольких милливольт, в электроэнцефалографии –микро-вольт, поэтому необходимо их усиление для ре-гистрации. При снятии и регистрации биопотенц. используют и вспомогательные устройства (отметчики времени, которые определяют масштаб оси t). В тех случаях, если лентопротяжный меха-низм обеспечивает строгое постоянство скорости перемещения носителя, необходимости в отметчике времени нет.

101. Амплитудная характеристика усилителя. Амплитудные искажения и их предупреждение.

Ампл-ые иска-жения и их предупреждение. Рассмотрим усиление гармон. сигнала. Для того чтобы форма сигнала при усилении не изменялась, коэф-ент усиления должен быть равным для разных напряжений в пределах изм-ния вход. с-ла. В этом случае Uвых m =(U вх m), называемая амплитуд. хар-кой усилителя, им. линейный вид U вых m = k U вх m. На самом деле линей. зав-ть вып-ся в огранич. области изм-ния вход. напряжения, при выходе за пределы этой области линейность нарушается (штрих. линия).

Если вход.гармон. сигнал выйдет за пределы линейной части амплитуд. хар-ки, то выход. сигнал не будет гармон.(возникнут амплит. искажения).При нелинейной хар- ке выход. сигнал периодический, но не синусоидальный→ проис-ходит искажение сигнала при усилении. Период. сигнал может быть представлен суммой гармоник. Чем больше гармоник, чем выше их амплитуда, тем силене линейные искажения.

проблема	решение
Биопотенц.(бп) малые по амплит. эл. сигнала	Использован. много-каскадного усилителя
Бп низкочастотные эл. сигналы	Использовать усилите-ли постоян. тока
Большое сопрот. на границе кожа-электрод и малое вход. сопрот. усилителя	Использовать промежуточное звено

102. 65.   Частотная хар-ка ус-теля.  Линейные искажения.

Ч.х. = это зависимость коэф.усиления от частоты сигнала : 

Если усиливаемый сигнал несинусоидальный, его можно разложить на отдельные гармонические составляющие, хар-щиеся соответ. частотой. Коэф. ус-я для разных гармоник может оказаться разным. => необх.учитывать частот.хар-ку ус-ля.  Для того чтобы несинусоид. с-л был усилен без искажения, нужно, чтобы коэф-нт ус-я не зависел от частоты, т.е. K(v) = const.  В общем случае это усло-вие не вып-ся, что приводит к искажениям формы сигнала, кот. наз. частотными. 

В интервале v2-v3 коэф.усил. практич. постоянен и форма сигнала при усилении не искажается. 

В радиотехнике считается, что в области, где k  искажения не существенны. => диапазон частот v3-v4 = полоса пропускания ус-теля- интервал частот, в кот. коэф.ус-я const  ( она опред-cz задачами усиления)

.

104.

105.

106. Геометрическая оптика - раздел, в кот. изучают законы распр-ния света на основании представления о световом луче как линии, вдоль кот. распространяется энергия световой волны

       Законы отражения и преломления света.

  Законы отражения. Отражение волн - явление, происходящее на границе раздела двух сред, в рез-те кот. волна изменяет направление своего распр-ния, оставаясь в первой среде. Отражение света бывает: 1).диффузное (рассеянное), при кот. отраженные от шероховатой поверхности лучи распр-ся в этой же среде по различным направлениям;  2).зеркальное, при кот. отраженные от гладкой поверхности лучи распр-ся по одному направлению. В дальнейшем будет рассматриваться зеркальное.

   Угол падения α - угол м/у падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела сред.   Угол отражения β - угол м/у отражен. лучом и перп-ром к гр. раздела сред.

При отражении выполняются следующие законы отражения:

1.Падающий и отраженный луч и перп-ляр к гр.раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.     2.Угол отражения равен углу падения: α=β

       Законы преломления.   Когда световой луч падает на прозрачное в-во, то на границе раздела двух сред он делится на два луча: отраженный и преломленный. Каждая среда харак-ся абсолютным показате-лем преломления, кот. равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в этой среде:  n = c/v.

    Преломление волн - явление, происх. на границе раздела двух сред, в рез-те кот.волна измен.направление своего распр-ния,переходя из I среды в другую.

     Угол преломления r - угол м/у преломленным лучом и перп-ром к границе раздела сред.     Законы:   1. Падающий и преломленный луч и перп-ляр --//-- (как в 1законе отраж-я)    2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, равная отношению абсолютных показателей преломления II и первой сред:       

.

108. Явление полного внутреннего отражения. Волоконная оптика

Рассмотрим переход света из среды с большим показателем преломления n1 (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n2 (оптически менее плотную). На рис.показаны лучи, падающие на границу стекло-воздух. Для стекла показатель преломления  n 1 =1,520; для воздуха n2= 1,000

Увеличение угла падения приводит к увел-ю угла преломления до тех пор, пока угол прелом-я не станет равным 90°. Далее при увел-и угла падения падающий луч не прелом-ся (угол падения превышает предельный для данных сред угол), а полностью отражается от границы раздела (поверхность раздела в этом случае выступает как зеркало). Это явление наз. полным внутренним отражением.      Предельным углом полного отражения явл. угол падения , при кот. угол преломления равен 90°. Относительный показатель прелом-я  II среды относительно первой: 

    Волоконная оптика. 

     Явление полного внутр. отражения исп-ся в гибких световодах. Если свет направить на конец тонкого стеклян. стержня (волокна), то углы, под кот. лучи падают на стенки стержня, превысят предельный угол. => претерпевая полное отражение, лучи будут распр-ся в стержне даже в том случае, если он изогнут. При этом имеют место потери энергии, обусл-ные поглощением света в-вом внутри стержня. Такие стержни (каналы) наз. световодами = рис1.       Устройства, в кот. осущ-тся передача света по световодам наз. общим термином- волоконная оптика. Она широко исп. в медицине: для визуального исслед-я внутр. полых органов исп. гибкие гастроскопы, эндоскопы

    С помощью световодов осущ-ся передача лазерного излучения во внутр. ткани и органы с целью лечебного воздействия. На рис2 показаны различ. способы подведения лазер. излучения к ткани: 1-лазер.луч нацелен на ткань ч/з систему диафрагм и линз; 2-луч подводится ч/з с-му подвижных зеркал; 3-луч проводится по гибкому пустотелому световоду с внутр. зеркальной поверхностью; 4-луч проводится ч/з гибкий кварцевый световод и дистанционно нацелен на ткань.  Примером природной волоконнооптической системы явл. сетчатка чел. глаза. Попадая на сетчатку, свет восприн-тся светочувствит. элементами (палочками и колбочками). Этот слой подобен волоконнооптич. устройству.        У травянистых растений стебель играет роль световода, подводящего свет в подземную часть растения. Глубина, на кот. идёт свет, ≈ 4-5 см. 

109. Линзы. Аберрация линз

Линза - прозрачное тело, огранич. обычно двумя сферич. поверхностями, каждая из кот. может быть выпуклой или вогнутой. Прямая, проход. ч/з центры этих сфер, наз. главной оптической осью линзы

Проходя ч/з линзу, световой луч отклоняется. Если отклонение происх. в сторону оптической оси - линза наз. собирающей, а если нет - рассеивающей.

Любой луч, падающий на собир. линзу параллельно оптич. оси, после преломления прох. ч/з точку оптич. оси (F), наз. главным фокусом. Для рассеив. линзы ч/з фокус прох. продолжение преломлен. луча

   Рис :  1-собир. и 2-рассеив.

У каждой линзы им. два фокуса, распол. по обе стороны. Расст-е от фокуса до центра линзы - главное фокусное расстояние (берется со знаком «+» для собир. линзы и со знаком «-» для рассеив.

Величина, обратная фокус. расст-ю - оптич. сила линзы: D=1/f.       (1дптр(диоптрия)-это оптич. сила линзы с фокус. расст-ем 1м)       Линзы исп. для получения изображений. Рассмотрим предмет, распол. перпенд-но оптич. оси собир. линзы, и построим изобр. его верхн. точки(А). В завис-сти от положения предмета возможны 2 случая: а и б.

Рассеив. линза дает мнимое изобр. предмета при всех его положениях.      Для расчета изображения исп. формула линзы, кот. устанавл. связь м/у положениями точки и ее изобр-ем: ,       где f- фокусное расст-е,  α1- расстояние от предмета до линзы; α2 –расст-е от изобр. до линзы                    

Аберрации линз  

Аберрации —общее название для погрешностей изображения, возникающих при использовании линз. 

.Сферическая аб-ция: периферич. части линзы сильнее отклоняют лучи, чем центральные.   

2. Астигматизм [в глазу обр. при асимметрии в кривизне систем хрусталика и роговицы]: недостаток 

оптич. системы, при кот. сферич. световая волна, проходя оптическую систему, деформируется.

 3. Дисторсия (искажение)-нарушается геометрич. подобие м/у объектом и изображением.                .

. Хроматическая аб-ция - пучок белого света, идущий параллельно главной оптич.оси, будет фокусир-ся 

      в разных ее точках, разлагаясь в спектр.  

110. Оптическая система глаза

Строение глаза. 1.Склера -прочная внеш.оболочка (защита глаза и постоян. форма).   2.Роговица –перед. часть склеры, наиболее сильно преломляющая часть (до 75 % фокусирующей способности глаза).

3.Сосудистая оболочка - с внутр. стороны склеры (темные пигмент. клетки, препят-щие рассеи-ю света в глазу).        4. Радужная об-ка –в неё переходит сосуд.об-ка.    5. Зрачок - круглое отверстие в радужке, d≈2-8 мм (регул-ние доступа света внутрь глаза).          6. Хрусталик –прозрач. двояковыпуклая линза d≈8-10мм, им. слоистую структуру.       7.Кольцевая мышца - она охватывает хрусталик и может изм. кривизну его поверхностей.   8.Перед.камера - камера с водянистой массой.      9.Зрительный нерв -подходя к глазу, разветвляется, обр. сетчатку.       10.Сетчатка –светочувствит. слой: колбочки служат для различения мелких деталей предмета и восприятия цветов; палочки же различ. слабый свет. Пал. и колб. очень малы. В сред. части сетчатки преобл. колб, а по краям - пал.      11. Стекловид. тело - объем части глаза м/у хрус-ком и сетчаткой, заполн. прозрач. стекловид. в-вом.

12. Желтое пятно - самое чувствит. место на сетчатке, т.е. чел видит ясно те предметы, изобр-е кот. проектируется на пятно.       13. Центральная ямка - наиболее чувствит. часть желтого пятна; палочек нету, а колбочки расп. очень плотно (различие деталей здесь наилучшее).     14. В том месте, где зрит. нерв входит в глаз, нет ни палочек, ни колбочек, и лучи, попад. на эту область, не вызывают ощущения света ( «слепое пятно»).          15. Конъюнктива –наруж. об-ка глаза (барьер. и защит. роль)                      Свет, дей-щий на колбочки и палочки, вызыв. в них хим. превращения. => в нервном волокне, соед. светочувств. клетки глаза с мозгом, возн. электрич. импульсы, кот.  передаются в мозг, пока свет действует на глаз.

Рассматривание предмета: изобр. отдельных деталей предмета фиксир. на желтое пятно и даже на центр.ямку. Поле зрения этих предметов не велико: из всей фигуры чела, на расст. 1 м, глаз может фиксир. на желтое пятно его лицо, а на центр.ямку –мален.поверхность. Все остальные части фигуры проектир. на периферич. часть сетчатки в виде смутных деталей. Однако глаз может быстро поворач-ся в своей орбите, => фиксир. больш. пов-сть.            Светопроводящая часть глаза обр. роговицей, жидкостью перед.камеры, хрусталиком, стекловид. телом.(глаз-центрированная оптич.система) = первые три среды подобны собирающ. линзам, последн - рассеив.       Световосприн-щая часть- сетчатка. 

Аккомодация -приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов. Её можно осущ. II способами: измен. расстояние от хрусталика до сетчатки; измен. кривизну хрусталика, меняя фокусное расстояние глаза. Расстояние наилучшего зрения - до 25см - акк-ция соверш. без особ. напряжения. [такжэ :глаз хорошо приспосабл. к различ. яркостям]

     Угол зрения. Размер изобр на сетчатке зав. от размера предмета и его удаления от глаза, т.е. от угла, под кот. он виден (угол зрения - это угол м/у лучами, ид. от крайних точек предмета ч/з узловую точку)

Разным телам (Ви В') может соответ. один и тот же угол зрения. Формулу для размера изображения: 

Разрешающая способность -это способность глаза различать две близкие точки предмета раздельно.

Наименьший угол зрения  -  угол, при кот. чел. глаз еще различает две точки предмета по раздельности.

(для этого: их изображения попадают в соседние колбочки сетчатки, расст.м/у ними 5мкм. Если короче 5 мкм, то эти точки глаз не различит).     [Норма:β=1угловая минута].                Предел разрешения глаза Z- это наименьшее расст-е м/у II точками предмета, при кот.они различимы. 

Недостатки оптической системы глаза. Глаз почти не имеет аберраций, свойственных линзам (сферич., хроматич. аб-ций, астигматизма косых лучей нету).   В норме в глазу при отсутствии аккомодации задний фокус совпадает с сетчаткой. Такой глаз наз. эмметропическим. Если нет - аметро-/-. Видами аметропии явл. близорукость и дальноз-ть.          Близор. глаз не может видеть четко далекиеобъекты - задний фокус лежит внутри глаза перед сетчаткой (расст-е наилучш. зрения<25см). Исправление:исп.рассеив.линзы.            Дальноз.глаз -не может видеть четко близкие объекты - задний фокус лежит за сетчаткой (расст-е наилуч. зрения > 25 см).  Исправл: исп. собирающ. линзу.

 Острота зрения. Недостатки оптич. с-мы зрения => наимен. угол зрения оказ-ся больше 1 угловой мин. => изобр. точки на сетчатке пол. в виде размытого пятна. Разрешающую способ-ть глаза оцен. остротой зрения (V)-    вел-на, 

обратная наимен. углу зрения   Для нормал. глаза острота зрения =1

  111.

112. . Увеличение и предел разрешения  оптических микроскопов. Формула Аббе.

Оптическая схема микроскопа состоит из двух частей: объектива(ОБ) и окуляра(ОК). Ход лучей через объектив строится по общим правилам. Если увеличение микроскопа 

Где L-оптическая длина тубуса, 5=25 см - расстояние наилучшего зрения, тогда 

Из-за дифракции света на мельчайших деталях предмета наиименьшее возможное расстояние между точками предмета, изображенис которых можно видеть раздельно (предел разрешении), имеет ограничение. Поэтому, например, в оптическом микроскопе невозможно видеть фильтрующиеся  вирусы, отдельные белковые

молскулы. Как показал Аббе, предел разрешения микроскопа Z численно равен 

где альфа- длина волны, п - показатель преломления среды между предметом и объективом, и - апертурный угол, т.е. угол, Иразованный    крайними    лучами,    попадающими    в    объектив.

Произведение п*sin u/2  называют числовой апертурой.

113. Специальные приемы оптической микроскопии

Измерение размеров микроскопических объектов с помощью микроскопа. Для этого применяют окулярный микрометр —круглую стеклянную пластинку, на которой нанесена шкала с делениями. Микрометр устанавливают в плоскости изображения, получаемого от объектива. При рассматривании в окуляр изображения объекта и шкалы накладываются и можно отсчитать, какое расстояние по шкале соответствует измеряемой величине. Отсчет по шкале еще не дает размера объекта, так как совмещаемое со шкалой изображение не равно размеру предмета. Надо найти цену одного деления окулярного микрометра, для этого применяют объектный микрометр —шкалу с делениями по 0,01 мм. Рассматривая объектный микрометр как предмет, совмещают в одном поле зрения две шкалы —объектную и окулярную —и определяют цену деления окулярного микрометра.Вместо объектного микрометра можно применить любой препарат, размер которого известен, или использовать счетную камеру Горяева, употребляемую в медицинских измерениях.

В настоящее время широко применяют окулярно-винтовой микрометр.  Этот прибор устанавливают вместо окуляра. При вращении винта перемещается перекрестие, что позволяет отсчитывать доли делений микрометра. Окулярно-винтовой микрометр нуждается в предварительной градуировке.

114. Общие свойства электромагнитных волн

электромагнитные волны обладают всеми основными свойствами волн.    

Они подчиняются закону отражения волн: угол падения равен углу отражения. При переходе из одной среды в другую преломляются и подчиняются закону преломления волн: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равная отношению скорости электромагнитных волн в первой среде к скорости электромагнитных волн во второй среде и называется показателем преломления второй среды относительно первой.

Явление дифракции электромагнитных волн, т. е. отклонение направления их распространения от прямолинейного, наблюдается у края преграды или при прохождении через отверстие. Электромагнитные волны способны к интерференции. Интерференция —это способность когерентных волн к наложению, в результате чего волны в одних местах друг друга усиливают, а в других местах —гасят. (Когерентные волны —это волны, одинаковые по частоте и фазе колебания.) Электромагнитные волны обладают дисперсией, т. е. когда показатель преломления среды для электромагнитных волн зависит от их частоты. Опыты с пропусканием электромагнитных волн через систему из двух решеток показывают, что эти волны являются поперечными.

115. Интерференция световых волн  - это сложение световых волн, при котором обычно наблюдается характерное пространственное распределение интенсивности света (интерференционная картина) в виде чередующихся светлых и тёмных полос вследствие нарушения принципа сложения интенсивностей

Образование когерентных волн и интерференция происходят также при попадании света на тонкую прозрачную пластинку или пленку.

Пучок света падает на плоскопараллельную пластинку (рис.). Луч 1 из этого пучка попадает в точку А, частично отражается (луч 2), частично преломляется (луч AM). Преломленный луч испытывает отражение на нижней границе пластинки в точке М. Отраженный луч, преломившись в точке В, выходит в первую среду (луч 3). Лучи 2 и 3 образованы от одного луча, поэтому они когерентны и будут интерферировать. 

оптическая разность хода лучей(1,2,3)

[cигма] = (\АМ\ + \МВ\)п - \АС\ = 2\АМ\п - \АС\,    так как \АМ\ = \МВ\. Согласно закону преломления,

n = sin i/sin г или sin i = rasin г, где i —угол падения,r—угол преломления.

116. Дифракция. Принцип Гюйгенса-Френеля

Дифра́кция све́та —явление огибания светом преграды или прохождения через узкое отверстие(явление отклонения волн от прямолинейного распространения в среде  с резкими неоднородностямиета. Свет отклоняется от прямолинейного распространения при прохождении его через малое отверстие или узкие щели (0,1—,0 мм). В этом случае лучи света распространяются не только прямо, но и в стороны, отчего вокруг светлого кружка или светлой полосы появляется цветная кайма —дифракционные кольца или полосы Объяснение и приближенный расчет дифракции света можно осуществить, используя принцип Гюйгенса—Френеля. Согласно Гюйгенсу, каждая точка волновой поверхности, которой достигла в данный момент волна, является центром элементарных вторичных волн, их внешняя огибающая будет волновой поверхностью в последующий момент времени (рис. 19.9; Sx и S2 —волновые поверхности соответственно в моменты t1 и t2; t2 > tj.

Френель дополнил это положение Гюйгенса, введя представление о когерентности вторичных волн и их интерференции. В таком обобщенном виде эти идеи получили название принципа Гюйгенса—Френеля.

Для того чтобы определить результат дифракции в некоторой точке пространства, следует рассчитать, согласно принципу Гюйгенса—Френеля, интерференцию вторичных волн, попавших в эту точку от различных элементов волновой поверхности. Для волновой поверхности произвольной формы такой расчет достаточно сложен, но в отдельных случаях (сферическая или плоская волновая поверхность, симметричное расположение точки относительно волновой поверхности и непрозрачной преграды) вычисления сравнительно просты. Волновую поверхность при этом разбивают на отдельные участки (зоны Френеля), расположенные определенным образом, что упрощает математические операции.

  117. Интерференционные и дифрационные приборы

Интерференцию света используют в специальных приборах —интерферометрах —для измерения с высокой степенью точности длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ и определения качества оптических поверхностей.

интерференционный рефрактометр (интерферометр, приспособленный для измерения показателя преломления) способен фиксировать изменения показателя преломления в шестом знаке после запятой.

Интерференционный рефрактометр применяют, в частности, с санитарно-гигиеническими целями для определения содержания вредных газов.

С использованием интерферометра Майкельсон доказал независимость скорости света от движения Земли, что явилось одним из опытных фактов, способствовавших созданию специальной теории относительности.

Сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа, получившее название интерференционного микроскопа, используют в биологии для измерения показателя преломления, концентрации сухого вещества и толщины прозрачных микрообъектов.

118..ГОЛОГРАФИЯ И ЕЁ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.Голография-метод записи и восстан-ия волнового поля,основанный на интерференции и дифракции волн.Голография позволяет регестрир-ать и воспроиз-ить более полную информ-ию об объекте с учетом амплитуд и фаз волн,рассеянных предметом.Регистрация фазы возможна вследствие интерференции волн.С этой целью на светофиксир-ую поверхность посылают две когерентные волны:опорную,идущую от источника света или зеркал(вспомогат-е устройства),и  сигнальную,кот-ая появл-ся при рассеянии части опорной волны предмета и содерж. соответствующую информ-ю о нем.Интерференционную картину,образов-ую сложенем сигнальной и опорной волн и зафиксиров-ую на светочувств-ой пластинке,наз. голограммой.Любой предмет явл.совокуп-тью точек.Голографич-ие изображения объемны,и их зрительное восприятие не отличается от восприятия соответствующих предметов:ясное видение разных точек изображения осуществл-ся посредством аккомодации глаза;при изменении точки зрения измен-ся перспектива,одни детали изображения могут заслонять другие.При восстановлеии изображения можно изменить длину опорной волны.Голограмму используют как метод внутривидения,или интроскопии.Ультразвуковая голография использ-ся в медицине для рассматрив-ия внутренних органов чел-ка с диагностич-ой целью.Медико-биологич-ое прилож-е голографии связано с голографич-им микроскопом.Применение голографии:кино,телевид-е,запомин-ие устройства.

119. 120.

119,120ЕСТЕСТВЕННЫЙ И ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ.ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА.ЗАКОН МАЛЮСА.Электромагнитную волну,в кот. векторы Е и,=>,векторы В во вполне определенных плоскостях,наз.плоскополяризованной.Плоскость,проход-ая через электрич-ий вектор Е и направл-е распростран-я электромагн-ой волны,явл.плоскостью поляризации.Естеств-ый свет-идущий от Солнца,пламени,наколен.нити лампы…Прямая с черточ-ми или точками обознач-т луч плоскополяриз-го света.Луч света,сост-го из неполяризов-ой и поляризов-ой состав-щих и наз-го частично поляризов-ым,причем соотнош-е числа стрелок и точек усл-но иллюстр-ет  степень поляризации,т.е.долю интенсив-ти поляриз-ой составл-щей относ-но полной интенсив-ти света.Устройство,позвол-щее получать поляриз-ый свет из естеств-го,наз.поляризатором.Он пропускает только составл-щую вектора Е на некот-ую плоскость-главную плоскость поляриз-ра,кот. содерж.световой вектор Е и направл-е распростр-ия света.Поляризатор ,использов-ый для анализа поляризов-го света,наз.анализатором.Если плоскополяриз-ый свет с амплитудой электрич-го вектора Ео падает  на анализатор,то он пропустит только составл-щую,равную Е=Еоcos,где угол между глав-ми плоскостями поляриз-ра Р и анализатора А.Т.к. интенсивность света пропорц-на квадрату амплитуды колебаний,то получ.I=Io,где Io-интенсивн-ть плоскополяризов-го света,пад-щего на анализатор,I-интенсивн-ть света,вышедшего из анализатора.Уравн-ие выраж-т закон Малюса.Из закона видно,что при повороте анализатора относ-но луча падающего плоскополяриз-го света интенсивн-ть прошедшего света измен-ся от 0 до Io.Если при повороте анализатора вокруг падающего луча как оси вращ-ия интенсивн-ть прошедшего света не измен-ся,то свет естественный;если при этом интенсивн-ть измен-ся по закону,то падающий свет-плоскополяризов-ый.”Поляризация света”-1)свойство света,характериз-еся пространств-но-временной упорядочен-тью ориентации электрич-го и магнит-го векторов;2)это процесс поляризов-го света.

.

122. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЬЕКТОВ.Поляризационный микроскоп аналогичен обычному биологич-микроскопу,но имеет поляризатор перед конденсором и анализатор в тубусе между объективом и окуляром.Предметный столик вращ-ся вокруг оптической оси микроскопа.Таким образом,объект освещают поляриз-ми лучами и рассматр-ют через анализатор.Если скрестить поляризатор и анализатор,то поле зрения будет темным.Анизотроп-е предметы изменяют поле зрения в соотв-ии с тем влиянием,кот. они окажут на направл-е плоскости колебаний поляризов-го света.Некот-ые ткани обладают оптич-кой анизотропией,=>,возможна полязац-ная микроскопия биолог-их объектов. Поляризов-ный свет можно использ-ать в модельных условиях для оценки механич-их напряжений, возник-щих в костных тканях. –Это явление фотоупругости,кот. заключ-ся в возникн-ии оптич-кой анизотропии в первонач-ном изотропных твердых телах под действием механич-их нагрузок. 

123. .Поляриметрия. Поляризационные приборы.Для р-ров был установлен кол-венный закон: С, где С-конц-ция оптически активного в-ва, -толщина слоя р-ра, -удельное вращение,кот-ое приблиз-но обратнопропорцион-но квадрату длины волны волны и зависит от темп-ры и св-тв р-рителя. Это соотнош-ие лежит в основе метода измерения конц-ции р-ренных в-тв (сахара). Этот метод (поляриметрия или сахариметрия) исп-зуют в медицине для определ-ия конц-ции сахара в моче, в биофизич-ких исслед-ниях, в пищевой промышл-сти.=> измерит-ные приборы –поляриметры или сахариметры. Поляриметр позволяет измерять удельное вращение. Используя различные светофильтры можно найти завис-ость удельного вращения от длины волны (дисперсия оптич-кой активности), для этих целей применяют спец.приборы –спектрополяриметры. Поляриметрию применяют как метод исслед-ния структурных превращений (в молекул-ной биофизике).

.

125.

126.

127.

128.

129.

.  Люминесценция (Л)–тепл. излуч. тела,имеющее длительность,превышающ. период(10-15 с) излучаемых свет. волн.Св-ва: 1.Л. наблюд-ся в видимой или УФ областях спектра. 2.Л. наблюд-ся при любых температурах (холодное свечением). 3.Признак длительности (Вавилов) - для того, чтобы отличить Л. от других явлений вторичного свечения (отражение и рассеяния света). 4.Люминесцируют электронно-возбужд. м-лы (атомы). Виды: 1.Л., вызванная заряжен. ч-цами: ионами —ионо-, электронами —катодо-, ядерн. излуч. —радио-, рентген. и у-излуч. –рентгено-, фотонами видимого света —фотолюминесценции. Л., сопровожд. экзотермич. хим. р-цию, - хемилюминесц. Фотолюминесц.: флуоресценцию (кратковрем. послесвечение) и фосфоресценцию (длительн. послесвечение). Начальн. акт фотолюминесц. –возбужд. фотоном с энергией атома или м-лы. В одноатомн. парах и газах при низк. давлении, атом возвращ. в основное сост., излучая фотон света той же частоты. Это –резонансн. флуоресц. (возник. через 10-8 с после освещения в-ва, поэт. не явл. рассеянием). При ↑ давления или добавлении в люминесцир. пары инородн. газов (Н2, О2) резонанс. флуоресц. ↓ и появл. другие линии флуоресц. Причина этого: возбужд. атомы сталк-ся с окруж. атомами или м-лами. → возбужден. атомы переходят в основн. сост., а окруж. ч-цы приобрет. кинетич. энергию. Органич. м-лы, имеющ. сис. сопряженных двойных связей, в основн. (невозбужд.) сост. находятся в нижнем колебательном сост. электрон. уровня S0. Распределение м-л по энергетич. уровням за счет тепл. энергии распределением Больцмана: 

где n0 и ni —число м-л в основн. и возбужд. сост., ∆Ei —разность энергий для этих состояний, k —постоянная      Больцмана, Т —абсолют. температура. Под действием света   может произойти возбуждение м-лы с переходом на разные колебат. уровни. Пути расходования энергии возбуждения: часть м-л отдает энергию окруж. ч-цам, нагревая тело; другая часть излуч. кванты флуоресценции, переходя на какой-либо колебат. уровень. Каждый из этот процессов происх. с опред. вероятностью - квантовым выходом (φфл). Число излученных квантов флуоресц. к числу поглощен. квантов (отношение потока флуоресц.)- (Ффл); поток поглощен. света - I0(1 - T)S, где I0—интенсивн. возбуждающ. света, S —площадь поглощающ. поверхности, (1 - Т) —коэфф. поглощения: 

   Поток флуоресц. (Ффл) пропорционален коэфф. поглощ. (1 - Т), кот. нелинейно зависит от концентрации. →флуоресц. завис. от концентрации нелинейно. Интенсивн. флуоресц. Iфл: Iфл = kI0(1 - T)φфл = kI0(1 –-ε Cl) φфл

где k —коэффициент, определ. чувствительностью прибора, Т = 10-ε Cl. 

Закон Стокса: спектр Л. сдвинут в длинноволн. область относительно спектра поглощения того же соединения. Причина сдвига спектров: электронный переход при поглощении происх. с нижнего колебат. уровня основн. сост. на любые колебат. уровни возбужд. электрон. уровней (часть энергии возбуждения м-л переходит в тепло –волнист. стрелки), и они оказываются на нижнем колебат. уровне нижнего возбужд. электронного сост.. Излучение происходит только с такого уровня на любые колебательные подуровни основного состояния. Длина стрелок, изображающих поглощательные и излучательные переходы в молекуле, пропорциональна энергии. Форма спектра Л. (правило Каши) и квантовый выход Л. (закон Вавилова) не завис. от длины волны возбуждения Л. Причина: излучение Л. происх. всегда с нижнего колебат. уровня нижнего возбужд. электронного сост. Спектр фотолюминесценции по форме совпад. со спектрами других типов Л. данного вида м-л, т. е. форма спектра Л. не завис. от способа возбуждения м-лы. Спектральное положение полосы флуоресц. завис. от длины сист. сопряженных двойных связей I: чем больше I, тем большей длине волны соответст. максимум флуоресценции. 

131. .Медицинское применение люминесцентных методов исследования. К люминисцентным приборам относятся лазеры, которые используются в разных отрослях науки. Первый лазер был создан в 1960 году и являлся лазером с кристаллом рубина в качестве рабочей среды. Применение лазеров основано на свойствах их излучения: высокая монохроматичность, достаточно большая мощность, узость пучка и когерентность. Широкое применение лазеры нашли в хирургии, стоматологии, офтальмологии, дерматологии онкологии. Все лазеры, используемые в медицине, условно подразделяются на 2а вида: низкоинтенсивные (терапев-тические –не вызывают заметного деструктивного дейст-вия на ткани непосредственно во время облучения) и высо-коинтенсивные (хирургические).

131.Использ. флуоресцентно-меченых антител. Если добавить такие антитела к суспензии смеси клеток, то они связываются только с теми из них, на поверхности которых находятся специфические к данному антителу антигены. Возникает яркая флуоресценция определенных клонов клеток, хорошо видная в люминесцентных микроскопах, в кот. в отличие от обычных источников света, используют ртутные лампы высокого и сверхвысокого давлений и применяют два светофильтра. Один из них, расположенный перед конденсором, выделяет область спектра. Значения квантового выхода флуоресценции для разных веществ сильно отличаются. Для флуоресцеина Ффл = 0,9, для белков —варьирует в пределах 0,01—,03. Флуоресцирующие соединения удается с высокой чувствительностью обнаруживать в сложных смесях нефлуоресцирующих соединений. По флуоресценции удается обнаруживать грибковые повреждения волос и кожи, следовые количества наркотических веществ, начальные стадии порчи некоторых продуктов.

132.  Хар-ка теплового излуч. Средняя мощность излучения за время, большее периода световых колебаний, - поток излучения Ф. В СИ - в ваттах (Вт). Поток излучения, испускаемый 1 м2 поверхности, - энергетич. светимостью Re (Вт/м2). Нагретое тело излучает электромагнитные волны различ. длины волны. Выделим небольшой интервал длин волн от λ до λ+dλ. Энергетич. светимость, соответст. этому интервалу, пропорциональна ширине интервала: dRλ=rλdλ,где rλ—спектральн. плотность энергетич. светимости тела, = отношению энергетич. светимости узкого участка спектра к ширине этого участка, Вт/м3. Зависимость спектральной плотности энергетич. светимости от длины волны - спектр излуч. тела. Выражение для энергетич. светимости тела: Re=∫rλdλ. Способность тела поглощать энергию излучения хар-ют коэфф. поглощения, = отношению потока излуч., поглощенного данным телом, к потоку излуч., упавшего на него: α=Фпогл/Фпад . Т.к. коэфф. поглощения зависит от длины волны, то для монохроматич. излуч. определяют монохроматич. коэфф. поглощения: αλ=Фпогл(λ)/Фпад(λ). Коэффициенты поглощения могут принимать знач. от 0 до 1. Хорошо поглощают излуч. тела черного цвета: черная бумага, ткани, бархат, сажа, платиновая чернь; плохо - тела с белой поверхностью и зеркала. Тело, коэффициент поглощ. кот. = 1 для всех длин волн (частот), наз. черным. Оно поглощает все падающее на него излучение при любой температуре. Черных тел в природе нет, это понятие —физич. абстракция. Модель черного тела - маленькое отверстие в замкнутой непрозрач. полости. Луч, попавший в это отверстие, многократно отразившись от стенок, почти полностью будет поглощен. Тело, коэфф. поглощения кот. <1 и не зависит от длины волны света, падающ. на него, наз. серым. Серых тел в природе нет, однако некоторые тела в определенном интервале длин волн излучают и поглощают как серые. Так, тело человека иногда считают серым, имеющим коэфф. поглощения приблиз. 0,9 для инфракрасной области спектра.

133. Закон Кирхгофа. Между спектральной плотностью энергетич. светимости и монохроматич. коэфф. поглощения тел сущ. определенная связь, кот. можно пояснить на следующем примере. В замкнутой адиабатной оболочке находятся 2 разных тела в условиях термодинамич. равновесия, при этом их температуры одинаковы. Т.к. сост. тел не изменяется, то каждое из них излуч. и поглощ. одинаковую энергию. Спектр излучения каждого тела должен совпадать со спектром электромагнит. волн, поглощаемых им, иначе нарушилось бы термодинамич. равновесие. Это означает, что если одно из тел излучает какие-либо волны, например красные, больше, чем другое, то оно должно больше их и поглощать. Количественная связь между излуч. и поглощ. была установлена Г. Кирхгофом в 1859 г.: при одинак. температуре отношение спектральной плотности энергетич. светимости к монохроматич. коэфф. поглощения одинаково для любых тел, в том числе и для черных (закон Кирхгофа): (rλ/αλ)1=(rλ/αλ)2=…=ελ/1, где ελ —спектральная плотность энергетической светимости черного тела (индексы у скобок означают тела 1, 2 и т. д.). Закон Кирхгофа может быть записан и в таком виде: rλ/αλ= ελ. Отношение спектральной плотности энергетич. светимости любого тела к его соответствующему монохроматич. коэфф. поглощения = спектральной плотности энергетич. светимости черного тела при той же температуре. rλ=αλελ. Т.к. для любого тела (нечерного) αλ< 1, то спектральная плотность энергетич. светимости любого тела < спектральн. плотности энергетич. светимости черного тела при той же температуре. Черное тело при прочих равных условиях является наиболее интенсивным источником теплового излуч.. Eсли тело не поглощает какое-либо излучение (αλ = 0), то оно его и не излучает (rλ= 0). Пользуясь законом Кирхгофа и зная из эксперимента спектр излучения черного тела ελ=f1(λ), а также зависимость монохроматич. коэфф. поглощения тела от длины волны αλ=f2(λ), можно найти спектр излучения тела rλ = f3(λ) = f1(λ) •f2(λ).

.

135. . Теории Бора. Постулаты. Первый постулат: атом и атомные сис. могут длительно пребывать только в опред. стационарных сост. Находясь в таких сост., атом не излучает и не поглощает энергии. Стационарным сост. соответствуют дискретные значения энергии: E1, Е2,. Любое изменение энергии атома или атомной сис. связано со скачкообразным переходом из одного стационарного сост. в другое. Второй постулат: при переходе атома из одного сост. в другое атом испуск. или поглощает фотон частоты v, энергия кот. определяется разностью энергий Еi, Ек атомных состояний: hv = Ei - Ek. Переход из сост. с больш. энергией в сост. с меньш. энергией сопровождается излучением фотона. Обратн. процесс - при поглощении фотона. По теор. Б., электрон в атоме Н вращ. по круговой орбите вокруг ядра. Из всех возможных орбит стационар. сост. соответствуют только тем, для кот. момент импульса (орбитальный механич. момент) = цел. числу h/2π: mvnrn= h/2π, где n=1,2,3 и тд, m —масса электрона, vn—его скорость на n-й орбите, rn —ее радиус. На электрон, вращающ. по круговой орбите в атоме (ионе), действует кулоновская сила притяж. со стороны + заряженного ядра, кот., по 2 з-ну Ньютона, = произвед. массы электрона на центростремит. ускорение: Ze·e/4πεorn2=Ze2/4πεorn2=mvn2/rn где е —заряд электрона, Ze —заряд ядра. Для водорода Z = 1, для водородоподобных ионов Z > 1. rn =ε0h2n2/πZe2m. Находим кинетич. энергию электрона: Eк=mvn2/2=Ze2/8πεorn. Cумма кинетической и потенциальной энергий дает полную энергию электрона:E=Eк+Eп= Ze2 /8πεorn –Ze2/4πεorn = - Ze2/8πεorn. Дискретные знач. энергии Еп= -me4Z2/8εo2h2n2. На основании 2 пост. Б. получил формулу, объясняющую сериальные закономерности спектра атома H и водородоподобных ионов. ν = me4/8ε02h3[1/nk2-1/ni2]. Несмотря на успех теор. Б., не удалось объяснить различия интенсивностей спектральных линий (почему одни переходы между энергетич. уровнями более вероятны, чем другие). Теор. Б. не раскрыла спектральн. закономерностей более сложн. атомных сис. Недостаток теор. Б. - ее внутр. противоречивость. Эта теория объединяла в себе положения принципиально отличных теорий: классич. и квантовой физики. В первой четверти двадцатого века стало ясно, что теория Бора должна быть заменена другой теорией атома, в связи с чем и появилась квантовая механика.

136. Волновая функция. 

Гипотеза о том, что микрочастицы обладают волновыми свойствами, была высказана французским физиком-теоретиком Луи де Бройлем, за что он получил Нобелевскую премию A929). Согласно этой гипотезе, движение 

микрочастиц с массой т и скоростью v подобно волновому процессу, длина волны которого определяется по формуле Л = h/mv, где h —постоянная Планка (h = 6,6 •~34 Дж-с). Для описания состояний микрочастиц в квантовой механике используют волновую функцию зависящую от координат и времени. Эта функция аналогична функции для механической волны (см. лекцию 7). Далее мы будем рассматривать только стационарное состояние, в котором энергия частицы имеет определенное (и не меняющееся со временем) значение. Для стационарного состояния волновую функцию можно представить в виде произведения двух сомножителей, ) один из которых зависит только от координат, а другой только от времени. Для стационарного состояния зависимость от времени не существенна, и для описания используется только функция ф(х, у, z).

конечной шириной 

Уравнение Шредингера Уравнение, определяющее волновую функцию (волновое уравнение), было составлено Э. Шредингером, австрийским физиком-теоретиком A887-1961). По своему значению это уравнение квантовой механики ана- логично 2-му закону Ньютона в классической механике, но нахождение его решений —задача во много раз более сложная. Поэтому мы рассмотрим только простейшую ситуацию, которая демонстрирует особенности стационарных состояний микрочастицы. Применительно к любому стационарному состоянию уравне- ние Шредингера записывается в следующем виде:

, 

где т —масса частицы, Е и Еп —ее полная и потенциальная энергии. Рассмотрим одномерный случай, когда частица перемещается только вдоль оси ОХ. В этом случае уравнение C4.9) упрощается: 

 

Потенциальная энергия Еп определяется воздействием силового поля, в котором находится частица.

.

.

.

.

.

142.

143.

.

145-150.. (в отдельном файле)

151. Закон ослабления потока рентгеновских лучей

Рентгеновским называется электромагнитное излучение с длинами волн от 0,001 до 50 нанометров

В результате многих процессов пучек ослабляется в соотв. С Законом: Ф=, μ - линейный коэф. ослабл.Его можно представить в виде 3х слогаемых(Когерентное рассеяние,некогерентное и фотоэффект) μ=++

Поток рентг.излуч. ослабл. пропорц. числу атомов в-ва,через кот. проходит.

Линейный коэф. ослабления зависит от плотности в-ва.

Поэтому используют массовый коэф. ослабл.,кот. = отнош. Линейного к плотности поглотителя и не зависит от плотности в-ва. = μ/р

Экспоненциальный закон ослабления пучка -фотонов выполняется приближенно, особенно при больших энергиях. Это обусловл. вторичными процессами, возник.при взаимод. -излучения с в-ом. Поток нейтронов тоже –ионизир. излуч, т.к. в результате взаимод. нейтронов с ядрами атомов обр.заряженные частицы и -излучение. 

152. Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине

-просвечивание внутренних органов с диагностической целью (рентгенодиагностика).

Используют фотоны с энергией порядка 60—кэВ. Массовый коэфф.ослабления определяется фотоэффектом. Его значение обратно пропорц. третьей степени энергии фотона( большая проникающая сп-ть жесткого излучения), и ~ третьей степени атомного номера в-ва-поглотителя:um = k\*Z ,h —коэфф. пропорц-сти.

Различие поглощения рент. изл-я разными тканями позволяет в теневой проекции видеть изобр. вн. органов.

рентгеноскопия —изобр. рассматривают на рентгенолюминесцирующем экране, рентгенография —изобр. фиксируется на фотопленке.

Применяют спец. контрастные в-ва(BaS)

Яркость изобр-я на экране и время экспозиции на фотопленке зависят от интенсивности рентгеновского излучения. Есть ряд технических приспособлений, улучшающих изобр-е при малых интенсивностях рентг. излуч. флюорография(на чувствит. малоформатной пленке фиксируется изобр-е с большого рентгенолюминесцирующего экрана). 

Рентгеновская томография, и её «машинный вариант» —компьютерная томография.

Для избежания затемнения в противоположных направлениях перемещать рентгеновскую трубку РТ и фотопленку Фп относительно объекта Об (лучи проходят через 1 точку объекта, явл. центром)Изменяя положение «центра качания» можно получить послойное изобр—томография (послойная запись).

Первая Нобелевская премия была присуждена К. Рентгену (1901), в 1979 г. Нобелевская премия -- Г. Хаунс-филду и Мак-Кормаку за разработку компьютерного рентгеновского томографа.

рентгенотерапия -с лечебной целью для уничтожения злокачественных образований .

Естественная радиоактивность встречается у неустойчивых ядер, существующих в природных условиях. Искусственная - рад-ть ядер, образованных в результате ядерных реакций. 

153. 153,155 Защита от ионизирующего излучения(ИИ)

3 вида защиты: защита временем, расстоянием и материалом.

 Проиллюстрируем первые два вида защиты на модели точечного источника -излучения. Преобразуем формулу X = k^t. 

 Видно, что чем больше время и чем меньше расстояние, тем больше экспозиционная доза. Значит, необходимо находиться под возд-м  ИИ  минимальное время и на максимально возможном расстоянии от источника излучения.

 Защита материалом основывается на различной сп-ти в-в поглощать разные виды ИИ.Защита от а-излучения: достаточно листа бумаги или слоя воздуха толщиной в несколько сантиметров. Но следует остерегаться попадания а-частиц внутрь организма.

 Для защиты от B-излучения достаточно пластин из алюминия, плексигласа или стекла толщиной в несколько см. При взаимодействии β-частиц с в-вом может появиться тормозное рентгеновское излучение, а от β+-частиц —β+-излучение, возникающее при аннигиляции этих частиц с электронами. От «нейтрального» излучения: рентгеновское и -излучения, нейтроны. Эти излучения с меньшей вероятностью взаимодействуют с частицами в-ва и поэтому глубже проникают в в-во. При расчете защиты учитывают закон ослабления,рассеяние фотонов, а также вторичные процессы. Защита от нейтронов наиболее сложна.   Быстрые нейтроны сначала замедляют в водородсодержащих веществах. Затем др. веществами(кадмием)поглощают медленные нейтроны.

154. Основы рентгеновской компьютерной томографии(КТ)

При КТ рентгеновскими лучами экспонируются только тонкие срезы ткани. Отсутствует мешающее наложение или размывание структур, расположенных вне выбранных срезов. Разрешение по контрастности значительно превышает характеристики проекционных рентгеновских технологий. 

Несколько поколений КТ. 

Номер поколения (1е,2е,3е  т.д.) связан с типом конструкции системы "трубка-детектор". Трубка испускает тонкий, веерообразный пучок рентгеновских лучей, перпендикулярный длинной оси тела. Этот пучок может охватывать весь диаметр тела. 

Пропускаемый через пациента пучок лучей фиксируется не пленкой, а системой специальных детекторов - кристаллы различных хим. соединений (например, йодид натрия), либо полые камеры, наполненные сжатым ксеноном. Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические сигналы. 

Чем сильнее интенсивность достигшего детектора первичного луча, тем сильнее электрический сигнал. Фиксируя интенсивность пропущенного излучения можно рассчитать ослабление первичного луча. КТ-детекторы примерно 100 раз чувствительнее рентгеновской пленки при определении различий в интенсивности излучения; таким образом, они точно так же чувствительнее и при определении различий в ослаблении. 

. в 153

156. Радиоактивность(Р).Виды распада.

Радиоактивность- самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием др. ядер или элементарных частиц. Характерный признак- самопроизвольность процесса.

Естественная и искусственная Р.

Виды : Альфа-распад –сапроизв. превращ. 1го ядра в др. с испусканием -частицы(ядра атома )   → + 

Суммарная масса дочернего ядра и а-частицы меньше массы материнского ядра.

При а-распаде дочернее ядро может обр-ся в возбужденных сост. Энергия возбуждения дочернего ядра выделяется в виде -фотонов. Поэтому а-распад сопровожд.-излучением.

Бета-распад - внутриядерное взаимное превра щение нейтрона и протона. 3 вида β-распада.

1. Электронный, или -распад,(вылет из ядра -частицы (электрона). 

В 1932 г. В. Паули предположил ,что одновременно с -частицей из ядра вылетает и, нейтральная, с очень малой массой (нейтрино при -распаде, а при -распаде —антинейтрино).

→+ +v,где v —антинейтрино.( +v)

 

2. Позитронный, или -распад. 

→+ +v,где v —обозначение нейтрино(Превращение рубидия в криптон)

3. Электронный(е-захват) Захват ядром 1 из вн.эл-в ато-
ма, в результате протон ядра превращается в нейтрон: (+→

В зависимости от того, с какой внутренней оболочки захватывается электрон, иногда различают АГ-захват, L-захват и т. д. При электронном захвате освобождаются места в электронной оболочке, поэтому этот вид радиоактивности сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Именно по рентгеновскому излучению и был обнаружен электронный захват. При р-распаде возможно возникновение -излучения.

Радиоактивность - спонтанное деление ядер, протонная радиоактивность и др. 

. Спектры α, β и γ- излучений.
При α-распаде дочернее ядро может образоваться не только в нормальном, но и в возбужденном состоянии. Т.к. они принимают дискретные значения, то и значения энергии α-част ицы, вылетающих из разных ядер одного и того же радиоактивного вещества. Энергии β-частиц принимают всевозможные значения от 0 –Е max , спектр энергии сплошной. Спектр энергии γ-частицы - сплошной.

. Основной закон радиоактивного распада. Активность. Единицы измерения активности.
Радиоактивный распад –статистическое явление.
- основной закон радиоактивного распада: число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону. Период полураспада –время –распадается половина радиоактивных ядер.
Активность –скорость распада. . Единица активности –беккерель (Бк), кюри(Ки) 1 Ки=3,7 *1010 Бк=3.7 *1010 с-1., резерфорд(Рд). 1Рд=106 Бк= 106с-1.

. Методы получения радионуклидов. Использование радионуклидов в медицине.
Использование в мед. : 1. Методы, использующие радиоактивные индикаторы( меченые атомы) с диагностическими и исследовательскими целями, а также с лечебной целью. Метод меченых атомов: в организм вводят радионуклиды и определяют их местонахождение и активности в органах и тканях. Лечение: поток нейтронов против опухоли.
Методы получения радионуклидов: 1. Облучение ядерных атомов α-частицами.(пример: 13АI27+2α4=15Р30+0n1; 2. Облуч. ядерн. атомов дейтонами(изотоп Н2)(5В10+1Н2=6С11+0n1; 3. Облучение ядерных атомов нейтронами ( 27Со59+0n1 = 27Со60)

. Методы регистрации ионизирующего излучения
Детекторы –устройства, регистр. различные виды ионизирующего излучения. Их работа основана на использовании тех процессов, которые вызывают регистрируемые частицы. 3 группы детекторов: 1. Трековые, 2. Интегральные. 3. Счетчики. Трековые –делают видимым след, оставляемый частицей в веществе. (Камера Вильсона, Пузырьковая камера, метод толстослойных фотопластинок). Интегральные –дают информ. О полном потоке ионизирующего излучения. (ионизационные камеры, фотопленки). Счетчики –для подсчета частиц иониз. излуч. (счетчики Гейера –Мюллера, сцинтилляционные)

161. Дозиметрические и радиометрические приборы.
Дозиметры –для измерения доз иониз. излуч. Содержит в себе детектор излучения и измерительное устройство. Иногда они имеют сигнализацию. Используются: радиометр –для измерения активности или концентрации радиоактивных изотопов; рентгенометр –для измерения экспозиционной дозы.
162. . Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.
Когерентное рассеяние –рассеяние длинноволновых излучений без изменения длин волн.(энергия фотона меньше энергии ионизации). Некогерентное расс. –с изменением длин волны. .(энергия фотона больше энергии ионизации). Фотоэффект –в результате вылетает электрон, а атом ионизируется. Аннигиляция –при попадании β+частицы в вещество с большой вероятностью происходит такое взаимодействие ее с электроном, в результате которого вместо пары электрон –позитрон образуется 2 γ –фотона.

163. 1Количественная хар-ка взаимодействия ИИ с в-вом. Для данного вида излучения биолог. действие обычно тем больше, чем больше доза излучения. Но разные излучения даже при одной и той же поглощенной дозе оказывают разные воздействия. В дозиметрии принято сравнивать био-лог. эффекты различных излучений с соответствующими эффектами, вызванными рентгеновским и гамма-излучения-ми. Коэффициент К, показывающий, во сколько раз эффек-тивность биолог. действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского и гамма-излучения, при одинаковой до-зе излучения в тканяхкоэффициент качества. В радио-биологии его называют относительной биолог. эффектив-ностью. Коэффициент качества устанавливают на основе опытных данных. Он зависит не только от вида частицы, но и от ее энергии. Поглощенная доза совместно с коэффици-ентом качества дает представление о биолог. действии ИИ, поэтому произведение DK используют как единую меру этого действия и называют эквивалентной дозой излучения Н: H=DK. Эквивалентная доза в бэрах равна дозе излучения в радах, умноженной на коэффициент качества.

164. 64. Особенности взаимодействия с веществом α-, β-, γ-излучений и нейтронов. Физические принципы защиты от ИИ. Заряж. частицы и γ-фотоны, распрост. в в-ве, взаим-вуют с ē и ядрами →изменяется сост. в-ва и частиц. Основным механизмом потерь энергии заряж. частицы (α и β) при прохожд. через в-во явл. ионизационное тормож. Взаим-вие ч-цы с в-вом кол-венно оцен. линейными ρ ионизации, тормозной способн. в-ва и средн. пробегом ч-цы. Линейная плотн. ионизации i - отношение числа dn ионов одного знака, образован. заряж. ионизир. ч-цей на элементарном пути dl, к этому пути: i= dn/dl. Линейная тормозная способн. в-ва S - отношение энергии dE, теряемой заряж. ионизир. ч-цей при прохожд. элементарного пути dl в в-ве, к длине этого пути: S = dE/dl. Средний линейным пробег R – средн. знач. расстояния между нач. и конц. пробега заряж. ионизир. ч-цы в данном в-ве. График завис-ти линейной плотности ионизации от пути х,проходимого α-частицей в среде (воздух). По мере продвиж. ч-цы в среде ↓ее энергия и скорость, линейная плотность ионизации ↑ и при заверш. пробега ч-цы резко убывает. ↑ i обусловлено тем, что при меньшей скорости α-ч-ца больше времени проводит вблизи атома и ↑ вероятность ионизации атома. Линейная плотность ионизации α-частиц при норм. давлении сост. i = (2 + 8) •6 пар ионов/м. Бета-частицы могут рассеиваться на ē в-ва, и их пути сильно искривляются в нем. Если ē движ. в среде со скор. > фазовой скор. распространения света в этой среде, то возник. характерное черепковское излуч. (излуч. Черепкова—Вавилова). При попад. β+-частицы (позитрона) в в-во происходит взаим-вие ее с ē и  пара электрон-позитрон превращ. в 2 γ-фотона. Этот процесс аннигиляция. Одна из характеристик поглощ. β-излучения в-вом - слой половинного ослабления, при прохожд. через кот. интенсивн. β-частиц ↓ вдвое. При попад. γ-излучения в в-во наряду с процессами когерентного рассеяния, эффекта Комптона, фотоэффект, возник. образование пары электрон-позитрон и фотоядерные р-ции, кот. возник. при взаим-вии γ-фотонов больших энергий с атомными ядрами. В результ. различн. процессов под действием γ-излуч. образуются заряж. ч-цы; значит, γ-излуч. явл. ионизирующим. Поток нейтронов тоже явл. ионизир. излуч., т.к. при взаим-вии нейтронов с ядрами атомов образ. заряж. ч-цы и γ-излуч. 

1.  деление ядер при захвате ими нейтронов: образование радиоактивных осколков, γ-излуч. и заряж. ч-ц;
2.  образование α-частиц, например:  Al +n =Na +α;
3.     образование протонов, например: N +n  = С + p.

3 вида защиты от ионизир. излуч.: временем, расстоянием и материалом.

Временем: чем ↓ время пребыв. вблизи источника радиации, тем ↓ получ. доза облучения. Расстоянием: излуч. ↓ с удалением от компактного источника. Веществом: необходимо стремиться, чтобы между объектом и источником радиации было как можно больше в-в: чем его больше и чем оно плотнее, тем большую часть радиации оно поглотит. Защита от α-излучения: достаточно листа бумаги или слоя воздуха в несколько сантиметров, чтобы поглотить ч-цы. Следует остерег. Попад. α-частиц внутрь орг-ма при дых или приеме пищи. Защита от β-излуч. достаточно пластин из алюминия, плексигласа или стекла толщиной в несколько сантиметров. Ослабление пучка рентген. и γ-излуч.: коэффициент ослабления зависит от порядк. номера элемента в-ва поглотителя и от энергии γ-фотонов. Защита от нейтронов наиболее сложна. Быстрые нейтроны сначала замедляют, уменьшая ихскорость в водородсодерж. в-вах. Затем кадмием, поглощают медленные нейтроны.

165..Основные биологические эффекты при действии ИИ. Рас-сматривая первичные физико-хим. процессы в организме при действии ИИ, следует учитывать 2е возможности взаимодействия: с молекулами воды и с молекулами орган. соед. Под действием ИИ происходят хим. превращения в-варадиолиз. Наиболее реакционноспособными явля-ются 3 типа радикалов, образующиеся при радиолизе воды:. Взаимодействие орган. молекул с этими радикалами может привести к образованию радикалов орган. молекул. Взаимодействие молекул ор-ган. соед. непосредственно с ИИ может образовать возбужденные моле-кулы, ионы, радикалы и перекиси. Общие закономерности, хар-ные для биолог. действия ИИ: 1.значительные биолог.нарушения вызываются ничтожно малыми кол-ми поглощаемой энергии излучения; 2. ИИ действует не только на биолог. объекты, но и на последующие поколения через наследственный аппарат клеток. 3. Разные части клеток по- разному чувствительны к одной и той же дозе ИИ; 4. При больших дозах может наступить смерть, при меньших –возникают различные заболевания. 

.

167. Использование ИИ в медицине. Электромагнитные волны и радиоактивное излучение сегодня широко исполь-зуется в медицине для диагностики и терапии. Радиоволны применяются в аппаратах УВЧ и СВЧ- физиотерапии. Действие УВЧ и СВЧ-радиоволн на ткани организма сопро-вождается их нагревом за счет теплоты,выделяемой при по-ляризации и протекании электрического тока. Видимый диапазон ЭМ волн используются в светолечении, лазерной терапии, а также в люминесцентных методах диагностики. УФ- излучение применяется при проведении процедур светолечения, искусственного загара и в люминесцентных методах диагностики. Рентгеновское излучение широко используется в практической медицине как один из мощнейших и широко доступных методов диагностики. Рентгеновское излучение используется в терапии для подавления опухолей. Радиоактивные излучения широко используются в диагностике и в терапии заболеваний. Метод меченых атомов используются для определения заболеваний щитовидной железы. Этот метод также позволяет изучить распределение крови и других биолог. жидкостей, диагностировать заболевания сердца и ряда других органов.

168. Естественный радиационный фон.Техногенный фон. Естественный радиационный фон формируется космичес-ким излучением и естественными радионуклидами. Косми-ческое излучение состоит из первичного потока высоко-энергетических частиц. Внешнему облучению человек под-вергается также и за счет естественных радионуклидов земного происхождения, т.е. радионуклидов рядов урана и тория, находящихся в горных породах и почве. В породах вулканического происхождения концентрация активности обычно выше, чем в осадочных породах, однако активность некоторых осадочных пород, например, сланцев и фосфо-ритов, бывает достаточно высокой. Внутреннее облучение человека естественными радионуклидами происходит в ре-зультате накопления их в организме при поступлении с воз-духом, питьевой водой и пищевыми продуктами. Под техногенным облучением обычно понимается облучение, обусловленное естественными радионуклидами, которые концентрируются в продуктах человеческой деятельности, например, строительных материалах, минеральных удобрениях, выбросах тепловых электростанций и др., т.е. техногенно измененный естественный фон. Вода и природ-ный газ являются источниками радона и торона, которые поступают в воздух помещений. В воде поверхностных источников водоснабжения и газе их концентрации низки и практически не влияют на уровни облучения. Исключение может составить вода из артезианских скважин, в которой в зависимости от геологической структуры водоносных пород концентрация радона может быть достаточно высо-кой. Но как популяционный фактор и этот источник не является существенным.