Конспект по медицинска физика за студенти I курс медицина учебна година I. Механика Основни понятия от механиката

учебна година

Скорост, ускорение, действие на сили, импулс на силата, количество движение, равномерно и ускорително движение. Закон на Нютон, работа, енергия, мощност, закон за запазване на енергията, закон за запазване на количеството движение. Налягане, плътност, атмосферно налягане, промяна на атмосферното налягане с височината. Влияние на атмосферното налягане върху човешкия организъм.

Равномерно движение по окръжност, центростремително ускорение, центростремителни и центробежни сили. Ъглова скорост, ъглово ускорение, момент на силата, момент на импулса, момент на количеството движение. Действие на инерчните сили върху човека, претоварване и безтегловност.

Основни понятия. Закон за непрекъснатост на потока, закон на Бернули. Медицински приложения. Ламинарно и турбулентно движение, число на Рейнолдс. Измерване на кръвно налягане.

Закон на Нютон за вътрешното триене. Закон на Поазьой, вискозиметрия. Ненютоново поведение и микрореологични процеси.

Хетерогенна система. Седиментация и центрофугиране. Скорост на утаяване. Сила на центрофугиране, видове центрофуги. Филтруване, филтри, скорост на филтруване

Механични трептения и вълни, период, честота, дължина на вълната. Уравнение на хармоничното трептение. Уравнение за разпространение на механичната вълна, напречни и надлъжни вълни. Дифракция и интерференция. Принцип на Хюйгенс – Френел. Звук, ефект на Доплер. Физични характеристики на звука. Екстракорпорална литотрипсия с ударна вълна, интракорпорална литотрипсия, лазерна литотрипсия.

Психофизични параметри на звука. Област на чуване, аудиометрия. Честотна разделителна способност, бинаурален ефект. Физика на говорния апарат на човека. Звукови методи в медицинската диагностика. Шумозащита.

Свойства на УЗ. Магнитострикция. Прав и обратен пиезоелектричен ефект. Физични принципи на ехографията и доплеровата сонография. Приложение на УЗ за лечение. Инфразвук, свойства.

Молекулен строеж на телата. Повърхностно напрежение на течност, коефициент на повърхностното напрежение, молекулно налягане. Откапване. Мокрене, немокрене, мениск, капилярни явления, Лапласово налягане. Газова емболия.

Аморфно, кристално и течнокристално състояние. Механични деформации, закон на Хук. Якост и твърдост на материалите, скала на Моос. Метод на Бринел.

Нулев закон на термодинамиката. Температурни скали. Топлинно разширение на телата. Обемно разширение Свойства на водата. Специфична топлина. Колориметрия.

Дефиниция на Закона. Диаграма на състоянието на телата. Термодинамични процеси: изохорен процес, изобарен процес, изотермичен процес, адиабатен процес. Стационарни процеси, равновесни, неравновесни, обратими и необратими процеси.

Дефиниция на Закона. Топлинни машини, цикъл на Карно. Коефициент на полезното действие. Хладилници, кондиционери. Порядък, хаос, ентропия. Трети закон на термодинамиката.

Топлообмен чрез топлопроводност, конвекция, излъчване и поглъщане. Закони при топлопроводност и конвекция. Закони на Кирхоф, Стефан–Болцман и Вин. Термостати, терморегулатори, стерилизатори.

Интензитет и потенциал на електричното поле. Електричен дипол и диелектрик в електрично поле. Електричен капацитет на проводник и кондензатор.

Зонна теория за електропроводимостта. Електропроводимост на металите. Свръх проводимост Съпротивителни термометри и болометри. Собствена и примесна проводимост на полупроводниците.

Основни величини. Видове съпротивления при променлив ток, резонанс. Трифазен ток. Физични принципи на електробезопасността.

Постоянни магнити. Магнитно поле ток, който тече по: праволинеен проводник, кръгов проводник, соленоид. Закон на Ампер. Магнитна индукция. Интензитет на магнитното поле, магнитна проницаемост.

Диа-, пара- и феромагнетици, магнитен хистерезис. Механични и магнитни моменти на електрон и атом. Електронен парамагнитен резонанс, условия за възникване, приложения.

Електрография. Сърцето като електричен дипол. Линейни ЕКГ, триъгълник на Айнтхофен. Електростимулация, електричните импулси, параметри. Реобаза, хронаксия.

Електролечение с постоянен ток, с нискочестотни и средночестотни токове. Електролечение с високочестотни, ултрависокочестотни и свръхвисокочестотни токове. Дефибрилатори и пейсмейкъри.

Магнитен поток. Електромагнитна индукция, взаимна индукция, самоиндукция. Електромагнитни ( ЕМ ) вълни, теория на Максуел. Скорост на ЕМ вълни. ЕМ спектър.

Спектрална чувствителност на човешко око. Фотометрични величини и единици. Закон на Снелиус. Пълно вътрешно отражение, условия за пълно вътрешно отражение. Нишкова оптика, ендоскопи. Рефрактометрия.

Нормална и анормална дисперсия. Поглъщане на светлината, закон на Буге – Ламбер – Беер. Фотоколориметрия.

Разсейване на светлината в мътни среди, ефект на Тиндал. Закон на Рейли. Нефелометрия. Молекулно разсейване. Раманови спектри.

Естествена и поляризирана светлина. Закон на Малю. Получаване на линейно поляризирана светлина, поляризационни призми и поляроиди. Закон на Брюстер. Двойно пречупване, линеен дихроизъм. Въртене равнината на поляризация, поляриметрия.

Слънчева радиация. Свойства на УВ лъчи, УВ зони. Свойства на ИЧ лъчи, ИЧ зони. Озонова дупка и парников ефект. Инфрачервена термография.

Основни елементи на сферичните лещи. Оптична сила на лещите. Получаване на образ от сферична леща. Центрирана оптична система. Аберации на оптичните лещи. Астигматизъм, цилиндрични лещи. Призматични стъкла.

Физични характеристики на човешкото око. Акомодация. Сферична аберация при човешкото око. Миопия и хиперметропия; коригиране с лещи; коригиране чрез лазерна аблация. Астигматизъм, коригиране. Страбизъм, коригиране.

Принципно устройство, оптична схема, увеличение на микроскопа. Разделителна способност на оптичния микроскоп, числена апертура, апертурен ъгъл, полезно увеличение на микроскопа. Имерсионен обектив. Методи за наблюдение с микроскоп. Поляризационен микроскоп, флуоресцентен микроскоп.

Принципи на корпускулярната микроскопия – вълни на де Бройл. Електростатични и магнитни “лещи”. Трансмисионен и сканиращ електронен микроскоп - получаване на образ. Сравнение между трансмисионен и сканиращ електронни микроскопи. Подготовка на биологичните проби за електронна микроскопия.

Външен фотоефект, закон, уравнение на Айнщайн. Фотопроводимост и фотоелектродвижещо напрежение. Фотодиоди и CCD ( charge – couple- device). Фотоелектричен умножител. Рентгенов електронно – оптичен преобразовател.

Енергийни състояния на атома, принцип на Паули, оптични преходи между енергийните нива. Атомен спектрален анализ; емисионен, абсорбционен и флуоресцентен анализ. Молекулни спектри, енергийни състояния и преходи в молекулата. Молекулен спектрален анализ, видове. Спектрофотометрия.

Видове луминесценция. Закони на Стакс и Вавилов за фотолуминесценцията. Флуориметрия, биохемилуминесценция.

Спонтанен преход, стимулирано излъчване. Нормална и инверсна населеност на енергийните нива. Главни части на лазера, принцип на работа. Видове лазери. Свойства на лазерното лъчение. Приложение на лазера в медицината и стоматологията.

Състав, заряд, маса и спин на ядрото. Магнитни моменти на нуклоните и ядрото. Ядрен магнитен резонанс, условия за възникване. Приложение на ЯМР в медицината. Предимства и недостатъци на магнитно-резонансната томография в сравнение с рентгеновата компютърна томография.

Принципно устройство на рентгенова тръба. Спирачно и характеристично рентгеново лъчение. Интензитет и вълнов състав на лъчението, графики. Свойства на рентгеновите лъчи. Рентгенов структурен и флуоресцентен анализ.

Радиоактивност, радионуклиди. Алфа- и бета- ядрени превръщания, енергийни спектри. Гама-излъчване, спектри, изомерен преход.

Закон за радиоактивното превръщане. Период на полуразпадане на радионуклида. Биологичен период на полуизвеждане, ефективен период на полунамаление. Радиометричен анализ, метод на изотипно разреждане. Радиофармацевтици, видове, приложение. Неутронно-активационен анализ.

Фотоелектрично поглъщане, комптъново разсейване, образуване на двойки електрон-позитрон. Закон за намаляване на интензитета. Общ линеен коефициент на отслабване.

Спирачна способвонст, линейна йонизация, среден линеен пробег, среден свободен пробег. Еластично разсейване, нееластични процеси на взаимодействие.

Доза, мощност на дозата, експозиция, конверсионен фактор, еквивалентна доза, радиационен тегловен коефициент, ефективна доза, тъканен тегловен коефициент.

Принцип на рентгеновата диагностика. Рентгенови диагностични методи. Рентгенова компютърна томография ( САТ ); предимства и недостатъци на САТ в сравнение с магнитно-резонансната томография.

Сцинтилационни детектори. Линеен скенер и гама – камера; принцип на действие. Еднофотонна емисионна компютърна томография ( SPECT ), позитронна емисионна томография ( PET ), диагностични възможности.

Естествени и техногенни източници на йонизиращи лъчения. Външно и вътрешно облъчване. Детерминирани и стохастични лъчеви увреждания. Защита от рентгеновите и гама-лъчи.