ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ I КУРСА ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА
ПО КУРСУ «ФИЗИКА И БИОФИЗИКА»
Омск – 2004
Ю.А. Корнеев – зав. кафедрой медицинской и биологической физики, канд. биологических наук, доцент. Методические рекомендации и контрольные задания длястудентов 1 курса заочного отделения фармацевтического факультета по курсу «Физика и биофизика». - Омск, 2004. -20 с.
Методические рекомендации и контрольные задания по курсу «Физика и биофизика» составлены для студентов 1 курса заочного отделения фармацевтического факультета Омской государственной медицинской академии в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 040500 - «Фармация» (квалификации - провизор), учебным планом и программой курса.
В пособии представлена программа курса «Физика и биофизика», даны рекомендации по его изучению. Пособие содержит варианты контрольных работ, требования к их содержанию и оформлению, программу экзаменов. Предлагаемый в пособии список список литературы ориентирован на литературу, имеющую в библиотеке ОмГМА, а также другие учебники.
Рецензенты:
Коришев В.И. – к.ф-м.н., професор, зав. кафедрой обще-технических наук Омскогогосударственного педагогического университета.
Семиколенова Н.А. – д.ф-м.н., профессор кафедры физики твердого тела Омского государственного университета.
Рассмотрено и рекомендовано к печати кафедрой фармации 25.10. 2003 г. (А.В Гришин – зав. кафедрой фармации, доктор фармацефтических наук, прлофессор), цикловой методической комиссией по фармации ОмГМА 11.04. 2004 г.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА «ФИЗИКА И БИОФИЗИКА»
Цель курса - обучение студентов-провизоров физическим и биофизическим знаниям и умениям, формирующим научное мировоззрение, обеспечивающим исходный уровень для изучения химических и фармацевтических дисциплин, а также для усвоения знаний, необходимых в практической деятельности провизора.
В итоге изучения курса студенты должны
ЗНАТЬ:
- основные законы современной физики;
- теоретические основы современных физических методов исследования вещества;
- характеристики физических факторов, оказывающих воздействие на живой организм;
- биофизические механизмы действия физических факторов наживой организм;
- принципы работы основных физических приборов, применяемых в фармации;
- метрологические требования при работе с физической аппаратурой;
- правила техники безопасности при работе с физической аппаратурой.
УМЕТЬ:
- определять физические и биофизические свойства лекарственных веществ;
- выбирать оптимальный метод качественного и количественного анализа, используя соответствующие физические приборы и аппараты;
- моделировать фармако-биологические и биофизические задачи.
УЧЕБНЫЙ ПЛАН
Преподавание курса «Физика и биофизика» осуществляется на I курсе и рассчитано на 152 часа, из них: лекций – 20 часов, практических занятий 30 часа, самостоятельная работа 102 часа. Предусмотрено самостоятельное выполнение одной контрольной работы и аудиторное выполнение одной контрольной работы. По итогам освоения курса сдается экзамен.
ПРОГРАММА КУРСА «ФИЗИКА И БИОФИЗИКА»
Деформация. Виды деформации (упругая, пластическая, растяжения, сжатия, изгиба, сдвига, кручения). Абсолютная, относительная деформация. Сила упругости, ее природа и направление. Механическое напряжение, единицы измерения напряжения. Закон Гука. Модуль упругости, его физический смысл и единицы измерения. Диаграмма напряжений (графическое представление). Предел упругости и предел прочности. Особенности строения и физические свойства неорганических и органических веществ и полимеров. Механические свойства твердых и мягких тканей организма.
Колебания и волны. Характеристики звуковых волн. Ультразвук и его применение в медицине.
Гармоническое колебательное движение и величины, его характеризующие. Энергия гармонического колебательного движения. Сложение гармонических колебаний, сложное колебание и его гармонический спектр. Свободные колебания, затухающие колебания, вынужденные колебания, резонанс, автоколебания. Волны в упругой среде, физические характеристики волнового процесса. Уравнение волны. Энергия волны. Природа звука, объективные характеристики звука, логарифмическая шкала силы звука. Характеристики слухового ощущения (субъективные), логарифмическая шкала громкости, аудиометрия. Физические основы звуковых методов исследования в клинике. Ультразвук, свойства и применение в медицине.
Физические основы гидродинамики и гемодинамики.
Уравнение Бернулли - основной закон гидродинамики и его следствия. Статистическое, динамическое, гидростатистическое давления, их физический смысл и способы измерения. Течение идеальной жидкости по горизонтальной трубе переменного сечения. Гидродинамический парадокс и его использование в приборах медицинского назначения. Внутреннее трение в жидкости. Формула Ньютона. Коэффициент вязкости. Уравнение Пуазейля, метод капиллярного вискозиметра. Течение реальной жидкости по горизонтальной трубе с постоянным сечением. Гидравлическое сопротивление, его распределение при течении по трубам постоянного, переменного сечения и разветвленным трубам. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Звуковой феномен турбулентного течения и его информационная значимость для диагностики. Способы измерения скорости кровотока и давления в сосудистй системе.
Понятие линзы и их виды. Основные характеристики линзы (главная оптическая ось, оптический центр, побочная ось, главная плоскость, главный фокус, фокальная плоскость и фокусное расстояние). Оптическая сила линзы и ее единицы измерения. Построение изображения в собирающей и рассеивающей линзах. Формула тонкой линзы (с выводом формулы). Недостатки линз: сферическая, хроматическая аберрации, астигматизм. Глаз как оптическая система. Недостатки оптической системы глаза и их устранение. Устройство микроскопа. Ход лучей в микроскопе. Линейное увеличение объектива микроскопа (с выводом). Оптическая длина микроскопа, длина тубуса. Угловое увеличение окуляра микроскопа (с выводом). Полное увеличение микроскопа и возможности его повышения. Понятие о разрешающей способности. Специальные приемы оптической микроскопии.
Люминесценция и люминесцентный анализ в фармации. Фотолюминесценция и флюоресценция. Безизлучательный переход. Квантовый выход, длительность послесвечения. Закон Вавилова. Спектр люминесценции, правило Стокса. Ионизация и рекомбинация, ионизаторы. Легкие и тяжелые аэроионы. Способы получения аэроионов для лечебных и профилактических целей. Электростатический душ. Ртутно-кварцевая лампа.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Условия возникновения максимумов и минимумов при интерференции (без вывода). Дифракция света. Дифракционная решетка. Формула дифракционной решетки. Дифракционные спектры. Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Поляризация при двойном лучепреломлении. Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей. Поляризационные устройства. Оптически активные вещества. Использование поляризованного света в медико-биологических исследованиях (поляриметры, поляризационный микроскоп).
Механизм оптического излучения. Оптические квантовые генераторы.
Оптическое излучение. Постулаты Бора. Основные понятия квантовой механики. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами. Атомные и молекулярные спектры излучения и поглощения. Медико-биологическое применение спектров испускания и поглощения. Спонтанное и индуцированное излучение. Распределение атомов и атомных групп по энергетическим уровням, инверсная заселенность. Устройство и принцип действия гелий-неонового лазера. Применение оптических генераторов в биологических исследованиях и медицине.
Рентгеновское излучение.
Общая характеристика рентгеновских лучей. Краткая историческая справка. Природа рентгеновских лучей. Рентгеноструктурный анализ. Механизм возникновения рентгеновского излучения. Тормозное и характеристическое излучение. Спектры рентгеновского излучения. Интенсивность и жесткость рентгеновского излучения. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом (поглощение и рассеивание рентгеновского излучения). Физические основы рентгенодиагностики. Биологическое действие рентгеновского излучения. Защита от рентгеновского излучения.
Физика ядра. Радиоактивность.
Строение атомного ядра. Ядерные силы и их свойства. Радиоактивность. Характеристика радиоактивных излучений. Основной закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества. Детекторы ионизирующего излучения (радиометр, сцинтилляционный счетчик, интегральные методы). Радиоактивные изотопы и их использование в медицине.
Дозиметрия ионизирующего излучения.
Доза поглощения, единицы измерения. Экспозиционная (физическая) доза, единицы измерения. Мощность дозы, единицы измерения. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения: эквивалентная доза, экспозиционная доза, единицы измерения. Дозиметры- рентгенометры ионизирующего излучения.
Структурные основы функционирования мембран.
Некоторые физические параметры (характеристики) компонентов мембраны, влияющие на формирование ее структуры. Физические свойства мембран как фазы. Общие понятия трансмембранного переноса. Пассивный перенос веществ через мембрану. Виды пассивного переноса. Пассивный транспорт веществ через поры. Основные уравнения диффузии веществ (уравнение Нернста-Плнка). Уравнение Фика. Механизм активного переноса ионов. Основные этапы работы K,-Na,-АТФазы.