Вопросы к экзамену по курсу физики
для студентов лечебного и медико-профилактического
факультетов в весеннюю сессию 2005/2006 учебного года
- Свободные незатухающие гармонические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Смещение, скорость и ускорение.
- Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение, его решение. Коэффициент затухания. Декремент, логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс. Сложное колебание и его гармонический спектр, теорема Фурье.
- Механические волны, уравнение плоской волны. Волновое уравнение.
- Скорость волны. Энергия волны. Поток энергии. Объемная плотность энергии. Интенсивность волны. Вектор Умова.
- 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.
- Эффект Доплера и его использование в медико-биологических исследованиях.
- Ультразвук. Особенности распространения. Получение, применение в медицине. Определение скорости кровотока. Инфразвук и его действия на биологические объекты. Вибрации, действие на организм.
- Внутреннее трение (вязкость) жидкостей. Ньютоновские н неньютоновские жидкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Влияние физических свойств эритроцитов на вязкость крови. Коэффициент вязкости, методы его определения.
- 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.
- 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.
- Ударный объем крови. Работа и мощность сердца. Физические основы клинического метода измерения давления крови. Модели кровообращения. Аппарат искусственного кровообращения.
- Поверхностное натяжение. Коэффициент поверхностного натяжения, методы его определения. Давление под искривленной поверхностью. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Поверхностно-активные вещества. Газовая эмболия.
- Строение и модели мембран. Их физические свойства и параметры. Факторы, влияющие на перенос молекул и ионов через мембрану.
- 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.
- 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.
- 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.
- Диполь в однородном и неоднородном электрических полях. Ионизаторы газа. Электростатический душ. Газоэлектрофильтры.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Высокочастотные токи и их использование в медицине: диатермия, диатермокоагуляция, дарсонвализация, электрохирургия.
- 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).
- Электрические волны. Уравнение Максвелла для электромагнитной волны. Объёмная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга. Классификация частотных интервалов, принятых в медицине.
- 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.
- 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.
- Интерференция света. Когерентность. Цвета тонких плёнок. Просветление оптики. Интерферометры и их применение.
- Дифракция света. Дифракция на щели в параллельных лучах. Дифракционные решетки. Дифракционный спектр.
- 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.
- Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Концентрационная колориметрия. Фотоэлектроколориметры. Рассеяние света. Молекулярное рассеяние. Закон Релея. Нефелометрия.
- Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия. Спектральные приборы.
- Явление полного внутреннего отражения света, предельный угол. Волоконная оптика и её использование в медицинских приборах. Эндоскоп с волоконной оптикой. Рефрактометрия.
- Абберация линз: сферическая, хроматическая, астигматизм. Их исправление.
- Оптическая система глаза. Аккомодация. Угол зрения. Разрешающая способность глаза. Недостатки оптической системы глаза (близорукость, дальнозоркость, астигматизм) и их исправление с помощью линз.
- Оптическая микроскопия. Устройство микроскопа. Ход лучей в микроскопе. Увеличение, разрешающая способность микроскопа, предел разрешения. Специальные приёмы оптической микроскопии.
- Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Электронный микроскоп, понятие об устройстве, увеличении и предел разрешения.
- 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.
- Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.
- 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.
- Фотобиологические процессы, их первичные стадии и спектр действия. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Биофизика зрительной рецепции. Основы фотомедицины.
- Индуцированное излучение. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Основные свойства лазерного излучения. Применение лазеров в биологических исследованиях и в медицине. Техника безопасности при работе с лазерами.
- Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Применение ЭПР-спектроскопии в биологии и медицине. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и его медико-биологическое значение.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
|