- •Введение
- •Кинематика поступательного движения Введение
- •Кинематика поступательного движения. Основные кинематические характеристики
- •Скорость
- •Ускорение
- •Равнопеременное прямолинейное движение
- •Динамика поступательного движения Основные законы динамики
- •Первый закон Ньютона
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •Закон изменения импульса
- •Закон сохранения импульса
- •Реактивное движение
- •Разновидности сил, играющих важную роль в механических процессах Классификация фундаментальных взаимодействий, известных современной физике
- •Сила трения
- •Закон Гука
- •Сила тяготения
- •Центростремительная сила
- •Работа и энергия
- •Работа нескольких сил, приложенных к телу
- •Мощность
- •Энергия
- •Вращательное движение твердого тела
- •Момент инерции тела
- •Теорема Штейнера
- •Момент силы
- •Кинематические характеристики вращательного движения твердого тела
- •Основной закон динамики вращательного движения (аналог второго закона Ньютона)
- •Кинетическая энергия вращающегося тела
- •Момент импульса
- •Поступательным и вращательным движением
- •Закон изменения и сохранения момента импульса
- •Сумма моментов импульсов тел, составляющих замкнутую систему, есть величина постоянная.
- •Практические приложения закона сохранения момента импульса
- •Гармонические колебания
- •Уравнение гармонического колебания
- •Кинематические характеристики гармонического колебательного движения
- •Сложение гармонических колебаний
- •3. Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаний
- •4. Частные случаи
- •Стоячие волны
- •Постулаты специальной теории относительности
- •Постулаты Эйнштейна
- •1. Принцип относительности.
- •Преобразования Лоренца
- •Следствия из преобразований Лоренца
- •Основной закон релятивистской динамики для материальной точки
- •Закон взаимосвязи массы и анергии
- •Молекулярная физика. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества
- •Вывод основного уравнения молекулярно кинетической теории идеального газа (уравнения Клаузиуса)
- •Уравнение Больцмана
- •Связь между давлением и температурой газа
- •Распределение молекул по скоростям и энергиям. Барометрическая формула
- •Число степеней свободы
- •Внутренняя энергия идеального газа
- •Первое начало термодинамики. Работа газа. Теплоемкость Основные понятия
- •Работа газа
- •Первое начало термодинамики
- •Теплоемкость газа
- •Адиабатический процесс
- •Второе начало термодинамики
- •Теорема Карно
- •Энтропия по Клаузиусу
- •Энтропия по Больцману
- •Явления переноса
- •Реальные газы Агрегатные состояния
- •Фазовые переходы
- •Эффект Джоуля-Томсона
- •Изотермы Ван-дер-Ваальса
- •Эффект Джоуля-Томсона для газа Ван-дер-Ваальса
- •Свойства жидкостей Поверхностное натяжение
- •Капиллярные явления
- •Свойства твердых тел Строение кристаллов
- •Кристаллизация, плавление и типы решеток
- •Тепловое расширение
- •Теплоемкость твердых тел
- •Основы гидродинамики Течение жидкости. Неразрывность струи
- •Уравнение Бернулли
- •Электростатика Электрические заряды. Закон Кулона
- •Закон сохранения электрического заряда
- •Закон Кулона
- •Напряженность электрического поля
- •Принцип суперпозиции полей
- •Силовые линии
- •Теорема Гаусса-Остроградского. Вычисление полей Поток вектора напряженности электрического поля
- •Теорема Гаусса-Остроградского
- •Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •Напряженность электрического поля между разноименно заряженными пластинами
- •Напряженность электрического поля равномерно заряженной тонкой нити бесконечной длины
- •Напряженность электрического поля равномерно заряженной сферы
- •Потенциал электрического поля. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов
- •Работа точечного заряда по перемещению пробного заряда
- •Потенциальная энергия взаимодействия системы зарядов
- •Электрический потенциал
- •Связь между электрическим потенциалом и напряженностью электрического поля
- •Эквипотенциальные поверхности
- •Проводники в электрическом поле
- •1. Свойства проводников
- •2. Электрическая емкость
- •3. Энергия электростатического поля
- •Диэлектрики в электрическом поле
- •Постоянный электрический ток
- •1. Сила и плотность тока
- •2. Закон Ома
- •Электрические цепи
- •Закон Ома для полной цепи:
- •Контактные явления Работа выхода
- •Законы Вольта
- •Контактная разность потенциалов
- •Термоэлектрические явления
- •Электрический ток в полупроводниках
- •Собственная проводимость полупроводников
- •Примесная проводимость полупроводников
- •Контакт р- и п-полупроводников. Полупроводниковый диод
- •Магнитное поле токов
- •1. Магнитное поле и его характеристики
- •2. Закон Био-Савара-Лапласа
- •Напряженность поля в центре кругового витка
- •Напряженность поля прямолинейного проводника с током
- •Напряженность поля соленоида и тороида
- •Действие магнитного поля на проводник с током и движущийся заряд Закон Ампера
- •Сила Лоренца
- •Движение заряженной частицы в магнитном поле
- •Работа по перемещению
- •Магнитные свойства вещества
- •1. Парамагнетизм и диамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея Энергия магнитного поля
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея
- •Колебательный контур. Излучение электромагнитных волн
- •Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны
- •Свет и его свойства. Геометрическая оптика Свойства света
- •Геометрическая оптика
- •Дисперсия света
- •Типы спектров
- •Основные фотометрические характеристики
- •Интерференция света Условия возникновения и сущность явления интерференции
- •Условия максимумов и минимумов интерференционной картины
- •Применение интерференции света.
- •Дифракция света Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля
- •Дифракция Френеля
- •Дифракция Фраунгофера
- •Поляризация света Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация при двойном лучепреломлении
- •Вращение плоскости поляризации
- •Законы теплового излучения
- •Свойства теплового излучения
- •Характеристики теплового излучения
- •Поглощательные характеристики тела
- •Понятие абсолютно черного тела
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •Формула Планка
- •Квантовые свойства электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект
- •Масса и энергия фотона Световое давление
- •Эффект Комптона
- •Строение атома водорода по Бору
- •Первый постулат Бора.
- •Второй постулат Бора.
- •Элементы квантовой механики. Частица в одномерной потенциальной яме Корпускулярно-волновой дуализм
- •Общее нерелятивистское уравнение Шредингера
- •Стационарное уравнение Шредингера
- •Строение ядра атома. Виды радиоактивного распада
- •Закон радиоактивного распада
- •Цепная реакция. Устройство и принцип действия ядерного реактора
- •Биологическое действие радиоактивных излучений Элементы дозиметрии радиоактивных излучений
- •Источники радиоактивных излучений
- •Действие облучения на органы и ткани
- •Механизм биологического действия радиации
- •Практическое использование ионизирующих излучений
- •Современные представления о строении элементарных частиц. Лептоны, кварки, глюоны. Кварки
- •Лептоны
- •Физический вакуум
- •Виртуальные частицы
- •Строение и эволюция Вселенной
- •Закон эволюции. Критическая плотность
Практическое использование ионизирующих излучений
Метод меченых атомов. Сущность метода заключается в том, что в исследуемый объект вводят интересующий экспериментатора радиоактивный изотоп и с помощью ионизационного счетчика или фотопластинок (авторадиография) наблюдают за распределением этого изотопа в объекте. Основанием для использования метода радиоактивных индикаторов является тот очевидный факт, что радиоактивные и стабильные изотопы одного и того же элемента химически идентичны и одинаково ведут себя в физических и химических процессах.
Метод меченых атомов позволил изучить диффузию микропримесей в металлах и полупроводниках, адсорбцию газов на твердых телах, распределение компонентов в сплавах, т.е. такие явления, которые не поддавались исследованию другими физическими и химическими методами. Что же касается биологии, то метод меченых атомов имеет для нее особое значение по следующим причинам:
а) радиоактивные изотопы могут включаться в жизненно важные биохимические соединения и реакции,
б) излучение изотопов внутри организма можно обнаружить и измерить даже тогда, когда они присутствуют в чрезвычайно малых количествах и не оказывают отрицательного влияния на жизнедеятельность клеток и тканей,
в) излучения от "меченых" атомов могут проникать сквозь ткани и поэтому распределение этих элементов можно определять не на паталогоанатомических вскрытиях, a "in vivo",
г) измерение концентрации меченых атомов производится ионизационными счетчиками, что гораздо проще, чем измерение концентрации химическими или спектроскопическими методами,
д) чувствительность метода меченых атомов в ряде случаев в 1010 раз выше, чем чувствительность спектрального анализа.
В качестве одного из примеров применения метода меченых атомов можно привести диагностирование заболевания щитовидной железы у человека и у сельскохозяйственных животных. Известно, что йод концентрируется щитовидной железой, причем по-разному у здоровых и больных животных. Вводя животному внутривенно или с пищей раствор, содержащий небольшое количество радиоактивного йода (Jm), через некоторое время счетчиком, расположенным вблизи от железы, фиксируют накопление йода. По скорости накопления можно делать определенные диагностические выводы.
Огромное значение имеет метод радиоактивных индикаторов при изучении обмена веществ. Только этим методом удалось проследить за судьбой вводимых с пищей белков и аминокислот, молекулы которых были помечены радиоактивными углеродом, азотом и тритием. Радиоактивные индикаторы широко используются в медицинской и ветеринарной фармакологии для определения скорости всасывания, распределения и выведения различных лекарственных веществ.
В энтомологии меченые атомы помогают выяснить пути и скорости миграции комаров, клещей и других насекомых, что необходимо для изучения эффективности мер борьбы с ними. Для макрировки насекомые вместе с водой получают радиоактивные изотопы, которые сохраняются в их организме 1-1,5 месяца. Так, мухи, подкормленные сахаром с примесью радиоактивного фосфора, были выпущены в один из домов села. К концу того же дня "меченые" мухи были обнаружены во всех домах этого села, а на следующий день они находились уже в соседних деревнях на расстоянии 3 км.
Лучевая терапия и диагностика. Лучевая терапия применяется в основном для лечения злокачественных новообразований, так как их клетки в большей степени повреждаются ионизирующим излучением, чем клетки здоровой ткани. Существуют два метода лучевой терапии: непосредственное воздействие излучением на больную ткань и облучение определенных участков нервной системы для восстановления функций больного органа.
Необходимо отметить также стимулирующее действие излучений для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и для увеличения продукции в птицеводстве и методы лучевой стерилизации для борьбы с вредными насекомыми.
Основные направления практического использования ионизирующих излучений приведены в таблице 2 (стр. 288).
Лекция № 43
