Учебник написан в соответствии с программой и отражает медико-биологическую направленность курса. Наряду с вопросами физики и биофизики учебник содержит элементы теории вероятностей, математической статистики, вопросы медицинской метрологии, электроники и др.Предназначен студентам и преподавателям медицинских, биологических и сельскохозяйственных специальностей. Учебник дополнен учебным пособием "Медицинская и биологическая физика: сборник задач. - 2-е изд., перераб. и доп." / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, которое размещено в составе электронной библиотечной системы "Консультант студента. Электронная библиотека медицинского вуза" (www.studmedlib.ru/extra).
Предисловие
Введение
РАЗДЕЛ 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ. ОСНОВЫ КИБЕРНЕТИКИ
Глава 1. Введение в метрологию
§ 1.1. Основные проблемы и понятия метрологии
§ 1.2. Метрологическое обеспечение
§ 1.3. Медицинская метрология. Специфика медико-биологических измерении
§ 1.4. Физические измерения в биологии и медицине
Глава 2. Элементы теории вероятностей
§ 2.1. Опыт с неоднозначными исходами. Случайное событие
§ 2.2. Действия над событиями. Противоположное событие. Несовместные события
§ 2.3. Классическое определение вероятности, аксиомы теории вероятностей
§ 2.4. Относительная частота события, закон больших чисел
§ 2.5. Независимые события. Сложение и умножение вероятностей независимых событий
§ 2.6. Дискретные и непрерывные случайные величины. Ряд распределения, функция распределения. Плотность вероятности
§ 2.7. Числовые характеристики случайных величин
§ 2.8. Некоторые законы распределения непрерывных случайных величин
Глава 3. Элементы математической статистики
§ 3.1. Основные понятия математической статистики
§ 3.2. Числовые характеристики статистического ряда
§ 3.3. Интервальная оценка
§ 3.4. Интервальная оценка генерального среднего для нормального закона распределения
§ 3.5. Методы проверки статистических гипотез
§ 3.6. Проверка гипотез о равенстве дисперсий, F-критерий Фишера
§ 3.7. Проверка гипотез относительно равенства средних, t-критерий Стьюдента
§ 3.8. Непараметрическое сравнение двух выборок: критерий Манна-Уитни
Глава 4. Основы кибернетики
§ 4.1. Кибернетика и другие науки
§ 4.2. Кибернетические системы
§ 4.3. Элементы теории информации
§ 4.4. Управление и регулирование
§ 4.5. Моделирование
§ 4.6. Понятие о биологической и медицинской кибернетике
РАЗДЕЛ 2. МЕХАНИКА. АКУСТИКА
Глава 5. Механика вращательного движения
§ 5.1. Кинематика вращательного движения абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси
§ 5.2. Основные понятия. Уравнение динамики вращательного движения
§ 5.3. Закон сохранения момента импульса
§ 5.4. Понятие о свободных осях вращения
§ 5.5. Понятие о степенях свободы
§ 5.6. Центрифугирование
Глава 6. Некоторые вопросы биомеханики
§ 6.1. Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате человека
§ 6.2. Механическая работа человека. Эргометрия
§ 6.3. Перегрузка и невесомость
§ 6.4. Вестибулярный аппарат как инерциальная система ориентации
Глава 7. Механические колебания и волны
§ 7.1. Гармонические колебания
§ 7.2. Кинетическая и потенциальная энергии колебательного движения
§ 7.3. Сложение гармонических колебаний
§ 7.4. Сложное колебание. Гармонический спектр сложного колебания
§ 7.5. Затухающие колебания
§ 7.6. Вынужденные колебания. Резонанс
§ 7.7. Автоколебания
§ 7.8. Уравнение механических волн
§ 7.9. Поток энергии волн. Вектор Умова
§ 7.10. Ударные волны
§ 7.11. Эффект Допплера
Глава 8. Акустика
§ 8.1. Природа звука. Физические характеристики
§ 8.2. Характеристики слухового ощущения. Звуковые измерения
§ 8.3. Физические основы звуковых методов исследования в клинике
§ 8.4. Волновое сопротивление. Отражение звуковых волн. Реверберация
§ 8.5. Физика слуха
§ 8.6. Ультразвук и eго применения в медицине
§ 8.7. Инфразвук
§ 8.8. Вибрации
Глава 9. Течение и свойства жидкостей
§ 9.1. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости
§ 9.2. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля
§ 9.3. Движение тел в вязкой жидкости. Закон Стокса
§ 9.4. Методы определения вязкости жидкости. Клинический метод определения вязкости крови
§ 9.5. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса
§ 9.6. Особенности молекулярного строения жидкостей
§ 9.7. Поверхностное натяжение
§ 9.8. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления
Глава 10. Механические свойства твердых тел и биологических тканей
§ 10.1. Кристаллические и аморфные тела. Полимеры
§ 10.2. Жидкие кристаллы
§ 10.3. Механические свойства твердых тел
§ 10.4. Механические свойства биологических тканей
Глава 11. Физические вопросы гемодинамики
§ 11.1. Модели кровообращения
§ 11.2. Пульсовая волна
§ 11.3. Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения
§ 11.4. Физические основы клинического метода измерения давления крови
§ 11.5. Определение скорости кровотока
РАЗДЕЛ 3. РАВНОВЕСНАЯ И НЕРАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. ДИФФУЗНЫЕ ПРОЦЕССЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ
Глава 12. Термодинамика
§ 12.1. Основные понятия термодинамики. Первое начало термодинамики
§ 12.2. Второе начало термодинамики. Энтропия
§ 12.3. Критика теории "тепловой смерти" мира
§ 12.4. Термодинамические потенциалы
§ 12.5. Системы с переменным числом частиц. Химический и электрохимический потенциалы
§ 12.6. Стационарное состояние. Принцип минимума производства энтропии
§ 12.7. Организм как открытая система
§ 12.8. Термометрия и калориметрия
§ 12.9. Физические свойства нагретых и холодных сред, используемых для лечения. Применение низких температур в медицине
Глава 13. Физические процессы в биологических мембранах
§ 13.1. Строение и модели мембран
§ 13.2. Некоторые физические свойства и параметры мембран
§ 13.3. Перенос молекул (атомов) через мембраны
§ 13.4. Уравнение Нернста-Планка. Перенос ионов через мембраны
§ 13.5. Активный транспорт
§ 13.6. Разновидности пассивного переноса молекул и ионов через биологические мембраны
§ 13.7. Потенциал покоя
§ 13.8. Потенциал действия и его распространение
РАЗДЕЛ 4. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Глава 14. Электрическое поле
§ 14.1. Напряженность и потенциал - характеристики электрического поля
§ 14.2. Электрический диполь
§ 14.3. Понятие о мультиполе
§ 14.4. Дипольный электрический генератор (токовый диполь)
§ 14.5. Физические основы электрокардиографии
§ 14.6. Диэлектрики в электрическом поле
§ 14.7. Пьезоэлектрический эффект
§ 14.8. Энергия электрического поля
Глава 15. Электрический ток
§ 15.1. Плотность и сила тока
§ 15.2. Электродвижущая сила источников тока
§ 15.3. Электропроводимость электролитов
§ 15.4. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе
§ 15.5. Электрический разряд в газах. Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие
§ 15.6. Внутренняя контактная разность потенциалов. Термоэлектродвижущая сила
Глава 16. Магнитное поле
§ 16.1. Индукция магнитного поля
§ 16.2. Закон Ампера. Энергия контура с током в магнитном поле
§ 16.3. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренца
§ 16.4. Экспериментальное определение удельного заряда частиц
§ 16.5. Напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение
§ 16.6. Закон полного тока. Напряженность магнитного поля соленоида
§ 16.7. Магнитные свойства вещества
§ 16.8. Магнитные свойства тканей организма. Физические основы магнитобиологии
Глава 17. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля
§ 17.1. Основной закон электромагнитной индукции
§ 17.2. Взаимная индукция
§ 17.3. Самоиндукция
§ 17.4. Вихревые токи
§ 17.5. Энергия магнитного поля
Глава 18. Электромагнитные колебания и волны
§ 18.1. Свободные электромагнитные колебания
§ 18.2. Переменный ток
§ 18.3. Полное сопротивление в цепи переменного тока. Резонанс напряжений
§ 18.4. Полное сопротивление (импеданс) тканей организма. Физические основы реографии
§ 18.5. Электрический импульс и импульсный ток
§ 18.6. Прохождение прямоугольных импульсов через линейную цепь. Дифференцирующие и интегрирующие цепи
§ 18.7. Понятие о теории Максвелла. Ток смещения
§ 18.8. Электромагнитные волны
§ 18.9. Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов, принятая в медицине
Глава 19. Физические процессы в тканях при воздействии током и электромагнитными полями
§ 19.1. Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорезлекарственных веществ
§ 19.2. Воздействие переменными (импульсными) токами
§ 19.3. Воздействие переменным магнитным полем
§ 19.4. Воздействие переменным электрическим полем
§ 19.5. Воздействие электромагнитными волнами
РАЗДЕЛ 5. ОБЩАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Глава 20. Содержание общей и медицинской электроники
§ 20.1. Электроника и некоторые направления ее развития
§ 20.2. Медицинская электроника. Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов
§ 20.3. Электробезопасность медицинской аппаратуры
§ 20.4. Надежность медицинской аппаратуры
Глава 21. Система получения медико-биологической информации
§ 21.1. Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической информации
§ 21.2. Электроды для съема биоэлектрического сигнала
§ 21.3. Датчики медико-биологической информации
§ 21.4. Передача сигнала. Радиотелеметрия
§ 21.5. Аналоговые регистрирующие устройства
§ 21.6. Принцип работы медицинских приборов, регистрирующих биопотенциалы
Глава 22. Усилители
§ 22.1. Коэффициент усиления усилителя
§ 22.2. Амплитудная характеристика усилителя. Нелинейные искажения
§ 22.3. Частотная характеристика усилителя. Линейные искажения
§ 22.4. Усилитель на транзисторе
§ 22.5. Усиление биоэлектрических сигналов
Глава 23. Генераторы
§ 23.1. Разновидности генераторов электрических колебаний
§ 23.2. Генератор гармонических колебаний на транзисторе
§ 23.3. Генераторы импульсных (релаксационных) колебаний
§ 23.4. Электронный осциллограф
§ 23.5. Электронные стимуляторы. Низкочастотная
физиотерапевтическая электронная аппаратура
§ 23.6. Высокочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура. Аппараты электрохирургии
РАЗДЕЛ 6. ОПТИКА
Глава 24. Интерференцияи дифракция света. Голография
§ 24.1. Когерентные источники света. Условия для наибольшего усиления и ослабления волн
§ 24.2. Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики
§ 24.3. Интерферометры и их применение. Понятие об интерференционном микроскопе
§ 24.4. Принцип Гюйгенса-Френеля
§ 24.5. Дифракция на щели в параллельных лучах
§ 24.6. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр
§ 24.7. Основы рентгеноструктурного анализа.
§ 24.8. Понятие о голографии и ее возможном применении в медицине
Глава 25. Поляризация света
§ 25.1. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса
§ 25.2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков.
§ 25.3. Поляризация света при двойном лучепреломлении
§ 25.4. Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия
§ 25.5. Исследование биологических тканей в поляризованном свете
Глава 26. Геометрическая оптика
§ 26.1. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики
§ 26.2. Аберрации линз
§ 26.3. Понятие об идеальной центрированной оптической системе
§ 26.4. Оптическая система глаза и некоторые ее особенности
§ 26.5. Недостатки оптической системы глаза и их устранение
§ 26.6. Лупа
§ 26.7. Оптическая система и устройство биологического микроскопа.
§ 26.8. Разрешающая способность и полезное увеличение микроскопа. Понятие о теории Аббе
§ 26.9. Некоторые специальные приемы оптической микроскопии
§ 26.10. Волоконная оптика и ее использование в медицинских приборах
Глава 27. Тепловое излучение тел
§ 27.1. Характеристики теплового излучения. Черное тело
§ 27.2. Закон Кирхгофа
§ 27.3. Законы излучения черного тела
§ 27.4. Излучение солнца. Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей
§ 27.5. Теплоотдача организма. Понятие о термографии
§ 27.6. Инфракрасное излучение и его применение в медицине
§ 27.7. Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине
§ 27.8. Фотоэлектрический эффект и его некоторые применения
§ 27.9. Световой эталон. Некоторые световые величины
РАЗДЕЛ 7. ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ БИОФИЗИКИ
Глава 28. Волновые свойства частиц. Элементы квантовой механики
§ 28.1. Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов и других частиц
§ 28.2. Электронный микроскоп. Понятие об электронной оптике
§ 28.3. Волновая функция и ее физический смысл
§ 28.4. Соотношения неопределенностей
§ 28.5. Уравнение Шредингера. Электрон в потенциальной яме
§ 28.6. Применение уравнения Шредингера к атому водорода. Квантовые числа
§ 28.7. Понятие о теории Бора
§ 28.8. Электронные оболочки сложных атомов
§ 28.9. Энергетические уровни молекул.
Глава 29. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами
§ 29.1. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами
§ 29.2. Поглощение света
§ 29.3. Рассеяние света
§ 29.4. Оптические атомные спектры
§ 29.5. Молекулярные спектры
§ 29.6. Различные виды люминесценции
§ 29.7. Фотолюминесценция
§ 29.8. Хемилюминесценция
§ 29.9. Фотобиологические процессы
§ 29.10. Биофизические основы зрительной рецепции
Глава 30. Лазеры. Радиоспектроскопия
§ 30.1. Лазеры и их применение в медицине
§ 30.2. Расщепление энергетических уровней атомов в магнитном поле
§ 30.3. Электронный парамагнитный резонанс и его медико-биологическое применение
§ 30.4. Ядерный магнитный резонанс. ЯМР-интроскопия
РАЗДЕЛ 8. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ. ОСНОВЫ ДОЗИМЕТРИИ
Глава 31. Рентгеновское излучение
§ 31.1. Устройство рентгеновской трубки. Тормозное рентгеновское излучение
§ 31.2. Характеристическое рентгеновское излучение. Атомные рентгеновские спектры
§ 31.3. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
§ 31.4. Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине
Глава 32. Радиоактивность. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
§ 32.1. Радиоактивность
§ 32.2. Основной закон радиоактивного распада. Активность
§ 32.3. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
§ 32.4. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм
§ 32.5. Детекторы ионизирующих излучений
§ 32.6. Использование радионуклидов и нейтронов в медицине
§ 32.7. Ускорители заряженных частиц и их использование в медицине
Глава 33. Элементы дозиметрии. Элементарные частицы
§ 33.1. Доза излучения и экспозиционная доза. Мощность дозы
§ 33.2. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза
§ 33.3. Дозиметрические приборы
§ 33.4. Защита от ионизирующего излучения
Заключение
Предметный указатель