Вопросы к экзамену по курсу физики

для студентов лечебного и медико-профилактического

факультетов в весеннюю сессию 2005/2006 учебного года

1. Свободные незатухающие гармонические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Смещение, скорость и ускорение.
2. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение, его решение. Коэффициент затухания. Декремент, логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс. Сложное колебание и его гармонический спектр, теорема Фурье.
3. Механические волны, уравнение плоской волны. Волновое уравнение.
4. Скорость волны. Энергия волны. Поток энергии. Объемная плотность энергии. Интенсивность волны. Вектор Умова.
5. Звук. Физические характеристики звука (амплитуда, частота, интенсивность, уровень интенсивности, давление, скорость). Физиологические характеристики звука (высота, громкость, тембр), их связь с физическими характеристиками. Поглощение и отражение звуковых волн. Физические основы звуковых методов исследования в клинике. Аудиометрия. Фонокардиография.
6. Эффект Доплера и его использование в медико-биологических исследованиях.
7. Ультразвук. Особенности распространения. Получение, применение в медицине. Определение скорости кровотока. Инфразвук и его действия на биологические объекты. Вибрации, действие на организм.
8. Внутреннее трение (вязкость) жидкостей. Ньютоновские н неньютоновские жидкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Влияние физических свойств эритроцитов на вязкость крови. Коэффициент вязкости, методы его определения.
9. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Ламинарное течение вязкой жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля (вывод). Гидравлическое сопротивление. Распределение давления при течении реальной жидкости по трубам постоянного, переменного сечения.
10. Основные принципы гемодинамики: Сопротивление сосудистой системы. Движение крови по артериям, артериолам, капиллярам, венам. Давление крови. Средняя линейная скорость кровотока. Пульсовые волны, зависимость скорости их распространения от параметров сосуда. Сфигмограф.
11. Ударный объем крови. Работа и мощность сердца. Физические основы клинического метода измерения давления крови. Модели кровообращения. Аппарат искусственного кровообращения.
12. Поверхностное натяжение. Коэффициент поверхностного натяжения, методы его определения. Давление под искривленной поверхностью. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Поверхностно-активные вещества. Газовая эмболия.
13. Строение и модели мембран. Их физические свойства и параметры. Факторы, влияющие на перенос молекул и ионов через мембрану.
14. Диффузия в газах и жидкостях (вывод уравнения Фика). Разновидности пассивного переноса молекул и ионов через мембраны. Активный транспорт. Опыт Уссинга. Ионные насосы и их виды. Сопряженные процессы в ионных насосах. Транспорт молекул и ионов через мембраны (диффузия, осмос, фильтрация). Обмен воды между тканевой жидкостью и плазмой крови в капиллярах.
15. Мембранные потенциалы и их ионная природа. Потенциал покоя, уравнение Нернста (вывод). Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца для потенциала покоя (без вывода). Потенциал действия (ПД). Опыты Ходжкина-Хаксли по исследованию ПД. Механизм возникновения ПД. Электрическая модель Ходжкина-Хаксли возникновения ПД в гигантском аксоне кальмара. Распространение ПД в немиелизированных и миелизированных волокнах.
16. Диполь. Электрический момент диполя. Потенциал и разность потенциалов электрического поля диполя. Токовый диполь. Представление о сердце как о токовом диполе. Теория Эйнтховена для ЭКГ. Понятие об ЭКГ, ЭЭГ, ЭРГ, КГР.
17. Диполь в однородном и неоднородном электрических полях. Ионизаторы газа. Электростатический душ. Газоэлектрофильтры.
18. Электропроводимость жидкостей и биологических тканей для постоянного тока. Плотность тока. Подвижность ионов. Аппарат для гальванизации (схема). Гальванизация и электрофорез. Первичные процессы в тканях при гальванизации и электрофорезе.
19. Механические свойства биологических тканей: кость и кровеносные сосуды. Биофизика мышечного сокращения. Структура и реологические свойства мышц. Модель скользящих нитей. Электромеханическое сопряжение в мышцах. Уравнение Хилла, работа и мощность одиночного мышечного сокращения.
20. Активно-возбудимые среды (АВС) и их свойства. Особенности распространения волн возбуждения в АВС. Тау-модель распространения возбуждения в сердечной мышце. Трансформация ритма волн возбуждения в сердце. Непрерывная циркуляция волн возбуждения в миокарде, ревербератор.
21. Переменный электрический ток. Векторные диаграммы для тока и напряжения (с выводом соответствующих формул) при омическом, индуктивном и емкостном сопротивлении; полное сопротивление цепи переменного тока с последовательным сопротивлением R, L, C.; резонанс напряжений. Природа емкостных свойств тканей организма, их эквивалентная электрическая схема. Импеданс тканей организма. Физические основы реографии.
22. Генераторы импульсных (релаксационных) электрических колебаний. Генератор пилообразного напряжения. Мультивибраторы. Импульсные токи. Параметры импульсов. Изменение параметра импульса при прохождении через интегрирующую и дифференцирующую цепи (вывод). Электронные стимуляторы.
23. Электрические колебания. Дифференциальное уравнение свободных электрических колебаний, его решение. Период колебаний. Затухающие электрические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Апериодический разряд конденсатора. Постоянная времени R-C цепи.
24. Высокочастотные токи и их использование в медицине: диатермия, диатермокоагуляция, дарсонвализация, электрохирургия.
25. Незатухающие электрические колебания. Ультравысокочастотные поля и их использование в медицине (УВЧ-терапия, аппарат УВЧ-терапии, терапевтический контур; индуктотермия). Микроволновая терапия. Крайне высокочастотная терапия (КВЧ-терапия).
26. Электрические волны. Уравнение Максвелла для электромагнитной волны. Объёмная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга. Классификация частотных интервалов, принятых в медицине.
27. Медицинская электроника. Основные группы медицинских электронных приборов, их надёжность и электробезопасность. Общая схема передачи медико-биологической информации. Электроды, датчики и их классификация; параметры и требования к датчикам.
28. Усиление электрического сигнала. Электронные усилители. Усилители с общим эмиттером, с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Коэффициенты усиления, входное и выходное сопротивления. Амплитудная характеристика усилителя, амплитудные (нелинейные) искажения и их предупреждение. Частотная характеристика усилителя, частотные (линейные) искажения и их предупреждение. Полоса пропускания. Особенности усиления биоэлектрических сигналов.
29. Интерференция света. Когерентность. Цвета тонких плёнок. Просветление оптики. Интерферометры и их применение.
30. Дифракция света. Дифракция на щели в параллельных лучах. Дифракционные решетки. Дифракционный спектр.
31. Поляризация света: при отражении и преломлении (закон Брюстера при отражении и преломлении (стопа Столетова)); при двойном лучепреломлении, призма Николя; поляроидные пленки; поляризаторы и анализаторы. Оптически активные вещества. Удельный угол вращения оптически активных веществ. Закон Био. Закон Малюса.  Поляриметрия.
32. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Концентрационная колориметрия. Фотоэлектроколориметры. Рассеяние света. Молекулярное рассеяние. Закон Релея. Нефелометрия.
33. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия. Спектральные приборы.
34. Явление полного внутреннего отражения света, предельный угол. Волоконная оптика и её использование в медицинских приборах. Эндоскоп с волоконной оптикой. Рефрактометрия.
35. Абберация линз: сферическая, хроматическая, астигматизм. Их исправление.
36. Оптическая система глаза. Аккомодация. Угол зрения. Разрешающая способность глаза. Недостатки оптической системы глаза (близорукость, дальнозоркость, астигматизм) и их исправление с помощью линз.
37. Оптическая микроскопия. Устройство микроскопа. Ход лучей в микроскопе. Увеличение, разрешающая способность микроскопа, предел разрешения. Специальные приёмы оптической микроскопии.
38. Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Электронный микроскоп, понятие об устройстве, увеличении и предел разрешения.
39. Тепловое излучение тела. Абсолютно чёрное тело. Характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа. Серые тела. Законы Стефана-Больцмана, Вина. Формула Планка. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, их действие и использование в медицине. Излучение тела человека. Термография. Использование термографии в диагностических целях. Излучение Солнца, спектр, солнечная постоянная.
40. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.
41. Различные виды люминесценции. Фотолюминесценция. Правило Стокса. Фотолюминесцентный качественный и количественный анализ биологических объектов. Люминесцентные метки и зонды, их применение в биологии и медицине. Люминесцентная микроскопия.
42. Фотобиологические процессы, их первичные стадии и спектр действия. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Биофизика зрительной рецепции. Основы фотомедицины.
43. Индуцированное излучение. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Основные свойства лазерного излучения. Применение лазеров в биологических исследованиях и в медицине. Техника безопасности при работе с лазерами.
44. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Применение ЭПР-спектроскопии в биологии и медицине. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и его медико-биологическое значение.
45. Рентгеновское излучение: характеристическое и тормозное. Спектр тормозного излучения и его коротковолновая граница. Основные свойства и характеристики. Основы рентгеноструктурного анализа. Взаимодействие рентгеновского излучения с атомами вещества. Рентгеноскопия, рентгенография, флюорография, рентгеновская томография.
46. Радиоактивный распад, виды распада. Основной закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность радиоактивного препарата. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом: взаимодействие фотонного излучения, потока заряженных частиц и потока нейтронов (основные явления, их характеристики, закон ослабления). Детекторы ионизирующего излучения. Ионизационные камеры. Газоразрядные счетчики. Фотографические, сцинтилляционные, полупроводниковые, черенковские детекторы.
47. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм. Первичные продукты радиолиза воды и их взаимодействие с молекулами, механизм образования и природа свободных радикалов. Физические основы диагностического и лечебного применения ионизирующих излучений в медицине. Радоновая терапия.
48. Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощённая и экспозиционная дозы, единицы их измерения. Мощность дозы. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Коэффициент качества (относительная биологическая эффективность). Эквивалентная доза. Правила безопасности при работе с источниками ионизирующего излучения.