- •Раздел I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика 16 глава 1. Законы динамики ньютона. Законы сохранения 16
- •Вопросы и задачи к главе I. 33 глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
- •Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе 52
- •Глава 4. Реальные газы 74
- •Вопросы и задачи и вопросы к главе 4. 82 глава 5. Поверхностное натяжение жидкости 82
- •Вопросы и задачи к главе 5 102
- •Вопросы задачи к главе 4 180
- •Глава 5. Электромагнитные колебания и волны 181
- •Вопросы задачи к главе 5 201 глава 6. Оптика 201
- •Вопросы задачи к главе 6 251
- •Раздел III. Атомная, ядерная и квантовая физика
- •Глава 1.Тепловое излучение тел 253
- •Глава 2. Рентгеновское излучение 261
- •Глава 3. Радиоактивность 272
- •Раздел IV. Биофизика 337 глава1 молекулярная биофизика 337
- •Глава 2. Биологические мембраны. 358
- •Введение
- •Раздел I механика. Молекулярная физика. Термодинамика.
- •Глава 1 законы динамики ньютона. Законы сохранения.
- •1.1. Законы ньютона. Основные дифференциальные уравнения движения.
- •Здесь аx , аy , аz - проекции вектора ускорения на оси координат X , y и z;
- •1.4 Физические основы центрифугирования
- •Глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
- •Примечание 2
- •Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе.
- •3.1. Особенности термодинамического метода. Первое начало термодинамики.
- •3.2. Применение первого начала термодинамики к равновесным изопроцессам идеального газа
- •Глава 4. Реальные газы
- •Глава 5. Поверхностное натяжение жидкости
- •5.5 Методы определения коэффициента поверхностного натяжения
- •Глава 6. Вязкость жидкости
- •1. Метод капиллярного вискозиметра (оствальда).
- •2. Метод падающего шарика (стокса)
- •Глава 7 твёрдые и жидкие кристаллы. Стеклообразное состояние вещества. Полимеры.
- •7.1. Фазовые переходы. Плавление, кристаллизация, сублимация.
- •7.2.Кинетические превращения. Стеклование и размягчение
- •7.3. Жидкие кристаллы
- •7.4. Кристаллические модификации твёрдых кристаллов.
- •7.5 Механические свойства твёрдых тел. Закон гука. Упругость и пластичность
- •7.6 Полимеры. Их кристаллическое, стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее состояние.
- •Глава 8. Процессы переноса
- •8.1. Диффузия
- •8.2. Теплопроводность
- •8.3. Вязкость
- •Раздел II
- •Глава 1. Механические колебания
- •1.3 Смещение, скорость и ускорение гармонически колеблющегося тела
- •1.7. Автоколебания
- •1.8. Сложения гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Теорема фурье. Гармонический спектр сложного колебания
- •Вопросы и задачи к главе 1
- •Глава 2. Механические волны
- •2.1 Механические волны, продольные и поперечные волны
- •2.2. Уравнение и график плоской незатухающей гармонической волны
- •Вопросы и задачи к главе 2
- •Глава 3. Звук
- •3.1. Субъективные (физиологические) характеритики восприятия звука и их связь с объективными, физическими характеристиками звуковой волны
- •3.2 Область слышимости
- •3.3. Закон вебера-фехнера
- •3.4. Уровень интенсивности
- •Вопросы и задачи к главе 3
- •Глава 4. Ультразвук. Его применение в медицине инфразвук
- •4.1. Физические свойства ультразвука
- •1. Частотный диапазон ультразвука
- •4.4.Источники и приёмники ультразвука
- •1. Пьезоэлектрические излучатели-приёмники
- •2. Магнитострикционные излучатели ультразвука
- •Вопросы и задачи к главе 4
- •Глава 5. Электромагнитные колебания и волны
- •5.1. Некоторые необходимые сведения об основах электричества и магнетизма.
- •Глава 6. Оптика
- •Раздел III . Атомная, ядерная и квантовая физика
- •Глава 1. Тепловое излучение тел
- •1.2 Спектр теплового излучения абсолютно чёрного тела.Закон вина. Закон стефана-больцмана.
- •Глава 2. Рентгеновское излучение
- •Глава 3. Радиоактивность
- •Глава 4. Дозиметрия ионизирующих излучений
- •Глава 5. Элементы квантовой механики.
- •5.4. Решение уравнения шрёдингера для частицы в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками
- •Глава 6. Люминесценция
- •Глава 7. Лазер
- •7.1. Вынужденное излучение. Инверсная заселённость. Метастабильные уровни
- •Глава 8. Оптическая спектроскопия. Ик- спектроскопия. Радиоспектроскопия.
- •8.4. Спектры комбинационного рассеяния
- •Раздел IV. Биофизика
- •Глава 1. Молекулярная биофизика
- •1.Ионная связь
- •2.Ковалентная связь
- •3.Межатомное отталкивание
- •4. Донорно- акцепторная связь
- •5. Водородная связь
- •1. Ориентационная связь
- •3. Индукционная связь
- •3. Дисперсионная связь
- •4. Межмолекулярное отталкивание
- •5. Гидрофобные взаимодействия
- •Глава 2. Биологические мембраны
- •2.3. Жидкостно-мозаичная модель биомембран
- •2.4. Модельные липидные мембраны.
- •2.5. Физические свойства мембран и методы их исследования.
- •2.6. Физическое состояние и фазовые переходы фосфолипидного бислоя
- •Глава 3. Термодинамика биологических систем.
- •3.1 Применение первого начала термодинамики к биологическим системам. Прямая и непрямая калориметрия. Энергетический баланс организма.
- •3.2. Применение второго начала термодинамики к живым системам. Уравнение пригожина.
- •3.3 Сопряженные процессы. Сопряженные процессы созидания и разрушения
- •3.4 Стационарное состояние. Теорема пригожина. Аутостабилизация. Адаптация.
- •Глава 4. Транспорт веществ через биологические мембраны.
- •4.1 Пассивный и активный транспорт веществ
- •Глава 5. Биоэлектрические потенциалы
- •5.1Виды биопотенциалов. Их виды: покоя, действия. Природа биопотенциалов
- •5.2. Методы регистрации биопотенциалов. Микроэлектроды.
- •5.3 Биопотенциалы покоя. Уравнение Гольдмана, уравнение Нернста. Роль ионных насосов в создании биопотенциала покоя
- •Глава 6. Биофизика нервого импульса
- •6.1. Потенциал действия и его свойства
- •6.3.Метод фиксации мембранного потенциала. Ионные токи. Ионные каналы
- •Глава 7. Моделирование биофизических процессов
- •7.1 Моделирование биологических процессов. Моделирование физическое, аналоговое, математическое. Основные требования к моделям.
С.А. ВОЗНЕСЕНСКИЙ
ФИЗИКА И БИОФИЗИКА
Учебное пособие для фармацевтических вузов и факультетов
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 13
ВВЕДЕНИЕ 14
Раздел I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика 16 глава 1. Законы динамики ньютона. Законы сохранения 16
1.1. Законы Ньютона. Оcновные дифференциальные уравнения движения. 16
1.2. Законы сохранения импульса и энергии. 19
1.3. Задача о центральном ударе шаров: абсолютно упругом и абсолютно неупругом. 21
1.4 Физические основы центрифугирования. 30
Вопросы и задачи к главе I. 33 глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
34
2.1 Отличия молекулярной структуры газов, жидкостей и твёрдых тел. Характер молекулярного движения в различных состояниях вещества. Аморфные и кристаллические жидкости и твёрдые тела. 34
2.2 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Средняя квадратическая скорость молекул газа. 39
2.3 Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. 44
2.4 Распределение Максвелла молекул идеального газа по абсолютным значениям их скоростей. 46
2.5. Распределение Больцмана по потенциальным энергиям молекул идеального газа. Барометрическая формула Больцмана. 49
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 2 51
Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе 52
3.1. Особенности термодинамического метода. Первое начало термодинамики. 52
3.2. Применение первого начала термодинамики к равновесным изопроцессам идеального газа. 56
1. Работа газа при его расширении. 56
2. Теплоёмкость. 57
3. Изопроцессы идеального газа. 58
А. Изохорный процесс. 59
Б. Изобарный процесс. 60
В. Изотермический процесс. 62
Г. Адиабатический процесс. 63
4. Политропные процессы. 68
3.3. Молярные теплоемкости идеальных газов 70
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 3 72
Глава 4. Реальные газы 74
4.1.Уравнение состояния реального газа Ван - дер - Ваальса и изотермы Ван- дер - Ваальса. 74
4.2. Изотермы Эндрюса. 76
4.3. Сравнение опытных изотерм Эндрюса и теоретических изотерм Ван - дер – Ваальса. 78
4.4 Сжижение газов. Получение низких температур. 79
Вопросы и задачи и вопросы к главе 4. 82 глава 5. Поверхностное натяжение жидкости 82
5.1 Молекулярные причины возникновения поверхностного натяжения Коэффициент поверхностного натяжения. Поверхностно-активные вещества. Адсорбция. 82
5.2 Силы поверхностного натяжение. 85
5.3 Поверхностные явления на границе твёрдой, жидкой и газообразной фазы. Краевой угол смачивания. Смачивание и несмачивание твёрдой поверхности жидкостью.89
5.4 Давление Лапласа. Капиллярные явления. 93
5.5 Методы определения коэффициента поверхностного натяжения
96
1.Метод отрыва капель. 96
2. Метод отрыва кольца. 99
Вопросы и задачи к главе 5 102
ГЛАВА 6. ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТИ 103
6.1 Вязкость жидкости. Закон Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Реологические свойства биологических жидкостей в норме и при патологиях. 103
6.2 Ламинарное течение жидкостей по цилиндрическим трубам с жёсткими стенками. Формула Пуазейля. ЗаконГагена – Пуазейля. 106
6.3 Методы определения коэффициента вязкости жидкостей. 112
1. Методкапиллярного вискозиметра (Оствальда). 112
2. Метод падающего шарика (Стокса). 114
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 6 116
ГЛАВА 7. ТВЁРДЫЕ И ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ. СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА. ПОЛИМЕРЫ 117
7.1. Фазовые переходы. Плавление. Кристаллизация..Сублимация. 117
7.2. Кинетические превращения. Стеклование и размягчение. 119
7.3 Жидкие кристаллы. 121
7.4.Кристаллические модификации твёрдых кристаллов. Полиморфизм твёрдых кристаллов. 123
7.5 Механические свойства твёрдых тел. Закон Гука. Упругость и пластичность. 123
7.6 Полимеры. Их кристаллическое, стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее состояние. 125
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 7 126
ГЛАВА 8. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА 127
8.1. Диффузия. 127
8.2. Теплопроводность. 129
8.3. Вязкость. 131
8.4. Общий вид уравнений процессов переноса. 133
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 8 134
РАЗДЕЛ II КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ 135
ГЛАВА 1. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 135
1.1. Колебания. Частота. Период. 135
1.2. Свободные незатухающие механические колебания. 136
1.3. Смещение, скорость и ускорение гармонически колеблющегося тела.
139
1.4. Энергия гармонически колеблющегося тела. 140
1.5. Свободные затухающие колебания. 142
Вынужденные колебания. Резонанс. 145
1.7. Автоколебания. 148
1.8. Сложение гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Теорема Фурье. Гармонический спектр сложного колебания. 149
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 1. 153
ГЛАВА 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ 153
2.1 Механические волны. Продольные и поперечные волны. 153
2.2. Уравнение и график плоской незатухающей гармонической волны.
154
2.3.Энергия волны. Поток энергии. Интенсивность. 156
ВОПРОСЫ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 2. 158
ГЛАВА 3. ЗВУК 159
3.1. Субъективные ( физиологические) характеристики восприятия звука и их связь с объективными физическими характеристиками звуковой волны.
159
3.2 Область слышимости. 161
3.3 Закон Вебера – Фехнера. 163
3.4. Уровень интенсивности. 164
3.5. Уровень громкости. Фон. 165
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 3. 167
ГЛАВА 4. УЛЬТРАЗВУК. ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ. ИНФРАЗВУК
168
4.1. Физические свойства ультразвука. 168
1. Частотный диапазон. 168
2. Скорости распространения ультразвука 169
3. Особенности физических свойств ультразвука. 169
4. Отражение ультразвука на границе раздела сред. 170
5. Поглощение ультразвука. 171
4.2. Действие ультразвука на вещество. Биологическое действие ультразвука.
172
1. Механическое действие. 172
2. Тепловое действие. 173
3. Физико-химическое действие ультразвука. 174
4. Биологическое действие ультразвука. 174
4.3 Применение ультразвука в фармации и медицине. 174
1. Диагностика. 174
2. Терапия. 176
3. Хирургия. 177
4. Санитария и гигиена. 177
5. Фармация. 177
4.4. Источники и приёмники ультразвука 177
1. Пьезоэлектрические излучатели-приёмники 177
Магнитострикционные излучатели ультразвука 178
4.5. Инфразвук 179