Вопросы к экзамену по медицинской и биологической физике

1
Вопросы к экзамену по медицинской и биологической физике для студентов
лечебного и педиатрического факультетов вечернего отделения
(2009 -2010 учебный год).
1. Звук. Физические характеристики звука: частота, интенсивность, звуковое
давление. Связь интенсивности и звукового давления.
2. Скорость волны в среде, акустический импеданс. Коэффициент проникновения
звуковой волны.
3. Характеристики слухового ощущения, их связь с физическими характеристиками
звука. Закон Вебера-Фехнера. Физические основы звуковых методов исследования в
клинике: аускультация, перкуссия, фонокардиография, аудиометрия.
4. Ультразвук (УЗ). Особенности распространения УЗ. Действие УЗ на вещество.
Использование УЗ в медицине для лечения и диагностики.
5. Стационарное (ламинарное) течение. Внутреннее трение (вязкость) жидкости.
Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
6. Ламинарное течение жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля.
Турбулентное течение. Число Рейнольдса. Гидравлическое сопротивление.
7. Механические свойства сосудов. Уравнение Ламе. Ударный объем крови.
Пульсовая волна, скорость ее распространения. Физические основы клинического метода
измерения давления крови.
8. Биологические мембраны, их структура и функции. Физические свойства и
параметры биомембран (толщина, жидкокристаллическое состояние, микровязкость,
трансмембранный потенциал, электроемкость).
9. Перенос незаряженных молекул (атомов) через мембраны. Уравнение Фика и его
выражение для мембраны. Коэффициент проницаемости мембран.
10. Перенос ионов через мембраны. Электродиффузия. Уравнение Нернста-Планка.
11. Пассивный транспорт и его основные виды. Понятие об активном транспорте.
12. Биоэлектрические потенциалы. Потоки ионов через мембрану в стационарном
состоянии. Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца. Механизм
генерации потенциала действия.
13. Задачи исследования электрических полей в организме. Электрический диполь.
Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе). Теория Эйнтховена и
объяснение электрокардиограмм.
14. Активное и реактивное сопротивления в цепи переменного тока (импеданс).
Импеданс тканей организма. Частотная зависимость импеданса. Эквивалентная
электрическая схема тканей организма.
15. Электромагнитная волна. Уравнения электромагнитной волны. Интенсивность
электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн.
16. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием:
постоянного тока, тока низкой частоты. Пороги ощутимого и не отпускающего тока.
17. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием: тока
высокой частоты, переменного магнитного поля, переменного электрического поля.
18. Интерференция света. Когерентные волны. Интенсивность света при интерференции.
Условия для наибольшего усиления (максимум) и ослабления (минимум) волн.
19. Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики.
20. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Условие для
главных максимумов (основная формула дифракционной решетки). Дифракционный
спектр.
21. Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса. Способы
получения поляризованного света: отражение на границе двух диэлектриков (закон
Брюстера) и двойное лучепреломление.
22. Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами. Дисперсия
оптической активности. Применение поляризованного света для решения медикобиологических задач: поляриметрия, поляризационная микроскопия.
23. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Законы преломления
света. Полное внутреннее отражение света. Волоконная оптика и ее использование в
медицине.
2
24. Линза.
Формула тонкой линзы. Аберрации линз: сферическая, хроматическая,
астигматизм.
25. Оптическая система глаза: светопроводящий и световоспринимающий аппарат. Главная
оптическая и зрительная оси глаза. Аккомодация. Расстояние наилучшего зрения.
Ближняя точка глаза.
26. Недостатки оптической системы глаза и способы их компенсации. Наименьший угол
зрения как характеристика разрешающей способности глаза. Острота зрения.
27. Оптическая микроскопия. Лупа, ход лучей в лупе, ее увеличение. Ход лучей в
микроскопе, формула для увеличения.
28. Предел разрешения и полезное увеличение микроскопа. Специальные приемы
микроскопии: ультрафиолетовый микроскоп, иммерсионные среды, ультрамикроскопия,
микропроекция и микрофотография.
29. Тепловое излучение тел. Характеристики теплового излучения. Черное и серое тела.
Закон Кирхгофа.
30. Законы излучения черного тела: формула Планка, закон Стефана-Больцмана и закон
смещения Вина.
31. Тепловое излучение тела человека. Физические основы термографии. Излучение
Солнца: солнечная постоянная, спектр излучения, изменение спектрального состава
радиации земной атмосферой.
32. Рентгеновское излучение как разновидность ионизирующего излучения. Устройство
рентгеновской трубки. Тормозное рентгеновское излучение и его спектр. Зависимость
спектра тормозного излучения от напряжения между электродами, температуры накала
катода и материала анода (антикатода). Жесткое и мягкое рентгеновское излучение.
Характеристическое рентгеновское излучение.
33. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом (когерентное и некогерентное
рассеяние, фотоэффект). Явления, наблюдаемые при действии рентгеновского
излучения на вещество: ионизация, химическое действие, рентгенолюминесценция.
34. Закон ослабления потока рентгеновского излучения веществом. Физические основы
применения рентгеновского излучения в медицине: рентгеноскопия, рентгенография,
рентгеновская
томография
(рентгеновская
компьютерная
томография)
и
рентгенотерапия.
35. Радиоактивность (радиоактивный распад). Радиоактивность как источник ионизирующего
излучения. Альфа-распад атомных ядер. Электронный и позитронный распад (бетараспад) атомных ядер. Электронный захват. Гамма-излучение атомных ядер.
36. Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада, период полураспада.
Активность.
37. Характеристики взаимодействия корпускулярного ионизирующего излучения с
веществом: линейная плотность ионизации; линейная тормозная способность вещества;
средний линейный пробег частицы. Взаимодействие гамма-излучения с веществом.
Ослабление потока гамма-излучения веществом. Биофизические основы действия
ионизирующих излучений на организм.
38. Биофизические основы использования радионуклидов в медицине. Позитронэмиссионная томография, сцинтиграфия.
39. Дозиметрия ионизирующих излучений. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность
дозы, связь мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивного препарата.
40. Количественная
оценка биологического действия ионизирующего излучения.
Коэффициент качества. Эквивалентная доза. Эффективная эквивалентная доза.
Коэффициент радиационного риска. Естественный фон и допустимые значения доз
ионизирующего излучения. Защита от ионизирующих излучений.
41. Электронные энергетические уровни атомов. Энергетические уровни молекул.
Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.
42. Взаимодействие света с веществом. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера.
Показатель поглощения, коэффициент пропускания, оптическая плотность раствора.
Спектры поглощения вещества. Концентрационная колориметрия.
43. Люминесценция.
Различные
виды
люминесценции.
Хемилюминесценция.
Фотолюминесценция: флуоресценция и фосфоресценция, механизм возникновения.
Спектр фотолюминесценции, закон Стокса.
3
44. Квантовый выход люминесценции. Закон Вавилова. Количественный и качественный
люминесцентный анализ. Люминесцентный микроскоп.
45. Фотобиологические процессы, их основные стадии. Квантовый выход и поперечное
сечение фотохимических превращений молекул. Спектры поглощения и спектры
действия. Понятие о фотомедицине.
46. Лазеры (оптические квантовые генераторы). Вынужденное излучение и инверсная
заселённость энергетических уровней. Принцип действия лазера. Основные свойства
лазерного излучения. Применение лазеров в медицине.