- •Глава I. Механика 7
- •Глава II. Общая и медицинская электроника 14
- •Глава III. Оптика 67
- •Глава IV. Физика атомов и молекул 124
- •Глава V. Ионизирующие излучения 142
- •Предисловие
- •Методические указания
- •Глава I. Механика Лабораторная работа № 10 определение моментов инерции с помощью крутильного маятника
- •Теоретическая часть Момент инерции
- •Теория подобия
- •Экспериментальная часть Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Глава II. Общая и медицинская электроника
- •Теоретическая часть Полупроводники
- •Полупроводниковый диод (p-n переход)
- •Физические основы работы транзистора
- •Характеристики транзистора
- •Устройство и применение транзистора
- •Практическая часть Описание установки
- •При выполнении работы необходимо соблюдать следующие правила:
- •Включать и выключать напряжение на коллекторе uэк можно только при наличии напряжения на базе uэб.
- •Напряжение на базе uэб не должно превышать 2 в.
- •Напряжение на коллекторе uэк не должно превышать 12 в.
- •Определение цены деления измерительных приборов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть Термометрия
- •Зависимость сопротивления металлов и полупроводников от температуры
- •Термометры сопротивления. Терморезисторы (термисторы)
- •Контактная разность потенциалов. Термоэдс
- •Термопара
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая и использованная литература
- •Дополнительная литература
- •Лабораторная работа № 13 принцип работы генератора электромагнитных колебаний. Лечебное применение переменного электрического тока
- •Теоретическая часть Введение
- •Колебательный контур. Формула Томсона
- •Получение незатухающих колебаний в контуре
- •Принцип работы генератора электромагнитных колебаний на транзисторе
- •Амплитудно-модулированные синусоидальные сигналы
- •Лечебное применение переменного электрического тока Методы лечебного применения импульсного и переменного электрического тока
- •Физические процессы в тканях при воздействии переменным и импульсным электрическим током
- •Пороговые значения переменного тока
- •Низкочастотная электротерапия
- •Первичные механизмы действия переменных электрических токов в физиотерапевтических процедурах
- •Назначение и блок-схема аппарата «Амплипульс-5»
- •Практическая часть Описание установки. Вывод расчетных формул
- •Порядок выполнения работы
- •Часть I Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора с помощью генератора электромагнитных колебаний
- •Часть II Изучение режимов работы аппарата для низкочастотной терапии «Амплипульс-5».
- •Контрольные вопросы
- •Использованная и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Глава III. Оптика Лабораторная работа № 14 полупроводниковый фотоэлемент и его применение для измерения освещенности
- •Теоретическая часть Фотоэффект и его применение.
- •Фотометрические величины и единицы. Принцип действия люксметра
- •Практическая часть Градуировка микроамперметра
- •Измерение освещенности с помощью полупроводникового фотоэлемента.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15
- •На этих свойствах основано применение лазеров. Применение лазеров в медицине
- •Дифракция света на щели
- •Дифракционная решетка
- •Практическая часть Определение длины волны лазерного излучения
- •Определение постоянной дифракционной решетки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Используемая и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Лабораторная работа № 16 свойства поляризованного света. Использование поляризованного света в медицине
- •Теоретическая часть Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса
- •Применение поляризованного света в медицине. Аппарат светолечения «Биоптрон»
- •Практическая часть Изучение свойств поляризованного света
- •Изучение работы аппарата «Биоптрон»
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Используемая и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Лабораторная работа № 17 концентрационная колориметрия
- •Теоретическая часть Закон поглощения света
- •Спектры поглощения
- •Оптическая плотность
- •Применение закона поглощения света
- •Практическая часть Описание установки
- •Порядок выполнения работы Исследование зависимости оптической плотности раствора от длины волны
- •Исследование зависимости оптической плотности от концентрации раствора
- •Определение неизвестной концентрации раствора
- •Контрольные вопросы
- •Использованная и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Глава IV. Физика атомов и молекул Лабораторная работа № 18 изучение спектра атома водорода
- •Теоретическая часть Основы теории излучения
- •Применение инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения в медицине
- •Практическая часть Градуировка спектроскопа
- •Изучение спектра атома водорода
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Используемая и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Глава V. Ионизирующие излучения Лабораторная работа № 19 изучение закона радиоактивного распада и способов защиты от радиоактивного излучения
- •Теоретическая часть Введение Состав атомного ядра
- •Радиоактивность
- •Основной закон радиоактивного распада
- •Активность
- •Взаимодействие ядерных излучений с веществом
- •Дозиметрия ионизирующих излучений
- •Биологическое действие ионизирующих излучений
- •Защита от ионизирующего излучения
- •Применение радиоактивных излучений в медицине
- •Дозиметрические приборы
- •Практическая часть Описание измерителя мощности дозы (рентгенметра) дп- 5б.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Использованная и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Расчетные формулы:
- •Результаты измерений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 11 изучение работы транзистора
- •Образец отчета по лабораторной работе № 12 электрические методы измерения температуры
- •Образец отчета по лабораторной работе № 13
- •Принцип работы генератора электромагнитных колебаний.
- •Лечебное применение переменного электрического тока
- •Цель работы:
- •Обеспечивающие средства:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Часть 1. Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора
- •Вывод по первой части работы:
- •Часть 2. Изучение режимов работы аппарата для низкочастотной электротерапии «Амплипульс-5»
- •Вывод по второй части работы:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 14
- •Полупроводниковый фотоэлемент и его
- •Применение для измерения освещенности
- •Расчетные формулы:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 15 лазеры и их применение в медицине
- •Образец отчета по лабораторной работе № 16
- •Свойства поляризованного света.
- •Использование поляризованного света в медицине
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 17 концентрационная колориметрия
- •Вывод: образец отчета по лабораторной работе № 18 изучение спектра атома водорода
- •Расчетные формулы и формулы погрешностей:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 19
- •Изучение закона радиоактивного распада
- •И способов защиты от радиоактивного излучения
- •Расчетные формулы:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Вывод: заключение
Фотометрические величины и единицы. Принцип действия люксметра
Источник света, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием от места наблюдения до источника, называется точечным. Для характеристики точечных источников применяется сила света I, которая определяется как поток излучения источника, приходящийся на единицу телесного угла:
, (5)
( dФ - световой поток, излучаемый источником в пределах телесного угла ). Единица силы света - кандела (кд) является одной из основных единиц Международной системы (СИ).
В общем случае сила света зависит от направления. Если I не зависит от направления, источник света называется изотропным.
Для изотропного точечного источника световой поток dФ выражается формулой:
, (6)
где I - сила света; R - расстояние от источника до элемента поверхности с площадью dS; - угол между падающими лучами света и нормалью (перпендикуляром) к освещаемой поверхности. Единицей светового потока в системе СИ является люмен (лм).
Световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности, называется освещенностью Е этой поверхности:
. (7)
С учетом формул (6) и (7) освещенность, создаваемую точечным источником, можно найти из выражения:
. (8)
В формуле (4) заключены два так называемых закона освещенности:
освещенность площадки обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника (закон обратных квадратов);
освещенность площадки прямо пропорциональна косинусу угла между направлением лучистого потока и нормалью к площадке (закон косинуса).
Единица освещенности в системе СИ есть люкс (лк) - освещенность, создаваемая световым потоком в 1 люмен, равномерно распределенным по площади в 1 м2.
Чтобы составить конкретное представление о величине люкса, приведем некоторые цифры. Освещенность от Солнца вне земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца 1,35ּ 105 лк. Освещенность в одну-две десятых люкса создает ночью при безоблачном небе полная Луна. При освещенности порядка одного люкса можно с трудом читать. Скорость чтения быстро возрастает при увеличении освещенности до 50 лк. При дальнейшем увеличении освещенности до 100-150 лк она растет более медленно, а дальше этого предела возрастание скорости чтения становится малоощутимым. Инструкциями по охране труда установлены определенные нормы минимальной освещенности рабочих помещений (см. таб. 1). Освещенность рабочей поверхности (стола) ни для каких видов работ не должна быть меньше 10 лк. При очень тонкой работе, связанной с различением мелких деталей, черточек, букв, рисунков, требуется освещенность не менее 200 лк. В классах и аудиториях на столах учащихся и черных досках освещенность должна быть не менее 75 лк.
Таблица 1
Помещение |
Освещенность, лк |
Кабинеты, рабочие комнаты, офисы, представительства |
300 |
Проектные залы, конструкторские и чертежные бюро |
500 |
Читальные залы |
400 |
Книгохранилища, архивы, фонды открытого доступа |
75 |
Жилые комнаты, гостиные, спальни |
150 |
Помещения для работы с дисплеями и видеотерминалами |
200 - 400 |
Спортивные залы |
75 - 200 |
Выставочные залы |
150 - 200 |
Для измерения освещенностей, создаваемых лампами накаливания, люминесцентными лампами и естественным дневным светом, используют специальный прибор - люксметр. Принцип действия люксметра основан на явлении фотогальванического эффекта. При освещении поверхности селенового фотоэлемента в замкнутой цепи, включающей магнитоэлектрический измеритель (чувствительный гальванометр) возникает ток. Фототок отклоняет подвижную часть измерителя (стрелку гальванометра). Величина возникающего тока прямо пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент света, что позволяет выразить ее количественно. Шкала гальванометра отградуирована в люксах по эталонному источнику света. (В настоящее время наибольшее распространение получил люксметр Ю-16.)
Поскольку чувствительность селенового фотоэлемента довольно высока к ультрафиолетовым и инфракрасным лучам, которые не воспринимаются сетчаткой глаза, в современных приборах используются специальные фильтры, задерживающие эти участки оптической области спектра и приближающие чувствительность фотоэлемента к чувствительности глаза.
Учитывая возможности "старения" фотоэлемента, люксметр время от времени проверяют и при необходимости градуируют в светотехнических лабораториях.
Для оценки достаточности освещения на рабочих местах учитывается минимальное значение найденной величины.