- •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
Дополнительная литература
Савельев И.В. Курс общей физики. Волны. Оптика./ М.: Наука, 1998. - 256 с. (Часть 3. Глава 5. § 5.5, § 5.6 стр.156-173).
Саржевский А.М. Оптика. Том 2./ Минск: Изд-во "Университетское", 1986. - 319 с. (Раздел 10. Глава 35. стр.267 - 297).
Лабораторная работа № 16 свойства поляризованного света. Использование поляризованного света в медицине
Цель работы: изучение свойств поляризованного света и физических основ его применения в медицине, ознакомление с работой аппарата светотерапии «Биоптрон».
Задачи работы: 1) проверка закона Малюса; 2) определение степени поляризации света; 3) изучение работы аппарата «Биоптрон».
Обеспечивающие средства: источник естественного света, коллиматор, поляризатор, анализатор, транспортир, фотоэлемент, люксметр, аппарат светотерапии «Биоптрон».
Теоретическая часть Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса
Возникнув в каком-либо месте пространства, переменное электрическое поле, благодаря электромагнитной индукции вызывает появление переменного магнитного поля в этой же области пространства и близлежащих областях. Последнее вызывает, в свою очередь, появление переменного электрического поля и т.д. Таким образом, возникнув в каком-либо месте, переменное электромагнитное поле передается от одной точки пространства к другой с определенной скоростью.
Этот процесс распространения переменного электромагнитного поля в свободном пространстве с конечной скоростью с = 3·108 м/с (скоростью света в вакууме) называется электромагнитной волной.
Весь спектр электромагнитных волн делится (весьма условно) на ряд областей (рис.1).
Рис.1
Радиоволны, свет, рентгеновское и гамма излучения представляют собой электромагнитные волны с различной длиной волны . Диапазон радиоволн простирается от длинных ДВ( - км) до ультракоротких УКВ и СВЧ волн ( - мм ). Оптический диапазон (рис.1) включает инфракрасные (ИК) волны, видимый свет (400 < < 750 нм) и ультрафиолетовые (УФ) волны. За оптическим диапазоном находятся рентгеновские и γ - лучи.
Световые волны (как и любые другие электромагнитные волн) поперечны. Поперечность световых волн выражается в том, что колеблющиеся в них векторы напряженности электрического поля Е и напряженности магнитного поля Н перпендикулярны направлению распространения волны. Кроме того, Е и Н (за некоторыми исключениями) взаимно перпендикулярны (рис.2).
Рис.2
Если при распространении световой волны направление колебаний вектора напряженности электрического поля Е (а следовательно и вектора напряженности магнитного поля Н ) фиксированы строго в одном направлении, то свет называется линейно поляризованным (или плоско поляризованным). В этом случае изменения вектора Е (и, соответственно, Н) происходят всегда в одной и той же плоскости, называемой плоскостью поляризации света. Пример линейно поляризованной волны приведен на рис.2. Плоскость, образованная направлением распространения волны (осью x) и направлением изменения вектора Е, называется плоскостью поляризации света.
Если при распространении световой волны направление колебаний вектора напряженности электрического поля Е хаотически изменяется, т. е. любое его направление в плоскости, перпендикулярной к распространению волны, равновероятно, то такой свет называется неполяризованным, или естественным.
Частично поляризованный свет характеризуется тем, что в нем имеется преимущественное направление колебаний электрического вектора, поэтому частично поляризованный свет можно рассматривать как смесь линейно поляризованного и естественного света.
Оптическое устройство, которое преобразует проходящий через него естественный свет в поляризованный, называется поляризатором. В качестве поляризаторов используются поляризационные призмы, дихроичные поляризаторы и пленочные поляризаторы (поляроиды). Поляризатор свободно пропускает колебания вектора Е, параллельные плоскости, называемой плоскостью поляризатора, и полностью задерживают колебания вектора Е, перпендикулярные к его плоскости.
Поляризатор, используемый для определения плоскости поляризации света, называется анализатором.
Пусть колебания вектора Е поляризованной световой волны совершаются в плоскости, составляющей угол с главной плоскостью анализатора (рис.3).
Рис. 3
Амплитуду этих колебаний можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие: совпадающую с главной плоскостью анализатора - Е1 и перпендикулярную ей - Е2 :
Е1 = Е ∙ cos φ; Е1 = Е ∙ sin φ. (1)
Первая составляющая амплитуды колебаний Е1 пройдет через анализатор, вторая - Е2 - будет задержана им. Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды колебаний вектора напряженности электрического поля, следовательно, интенсивность света, прошедшего через анализатор, пропорциональна ( Е1)2 = Е2 ∙ cos2 φ и равна:
, (2)
где I0 - интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор; — угол между плоскостью поляризации падающего света и плоскостью анализатора. Соотношение (2) называется законом Малюса.
Если плоскости поляризатора, формирующего линейно поляризованный свет, и анализатора параллельны, ,.., т. е. , то экран, помещенный за анализатором, будет максимально освещен.
Если ,…, т.е. (главные плоскости поляризатора и анализатора взаимно перпендикулярны, или скрещены), то экран будет темным.
При пропускании через анализатор частично поляризованного света при вращении главной плоскости анализатора интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от максимального значения Imax до минимального Imin. Переход от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол, равный π/2 (за один полный поворот два раза будет достигаться максимальное и два раза минимальное значение интенсивности). Выражение
(3)
определяет степень поляризации света. Для линейно поляризованного света Imin = 0 и Р = 1; для естественного света Imax = Imin и Р = 0; для частично поляризованного света Imax > Imin, Imin >0 , 0 < Р < 1.