Физика как фундаментальная естественная наука
Значение физики для биофизики, медицины и фармации
Биофизика, ее связь с биологией, химией, физикой
Значение биофизики для медицины и фармации
Глава 1. Основы механики
1.1. Основная задача механики. Характеристики движения
1.2. Взаимодействие
1.3. Примеры сил
1.3.1. Сила тяжести
1.3.2. Сила взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода
1.3.3. Сила упругости
1.3.4. Силы сопротивления
1.4. Метод анализа размерностей
1.4.1. Движение под действием сил, обратно пропорциональных квадрату расстояний
1.4.2. Движение под действием постоянной силы
1.5. Гармонические колебания - пример решения основной задачи механики
1.6. Колебания под действием внешних периодических воздействий. Явление резонанса
1.7. Затухающие колебания. Автоколебания
1.8. Сложное колебание и его спектр
Контрольные вопросы и задания к главе 1
Глава 2. Законы сохранения механической энергии и импульса
2.1. Кинетическая энергия. Закон сохранения энергии
2.2. Работа
2.3. Потенциальная энергия
2.3.1. Потенциальная энергия силы упругости
2.3.2. Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов
2.3.3. Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли
2.4. Сила и потенциальная энергия
2.5. Динамика вращательного движения. Момент инерции. mМомент сил. Кинетическая энергия вращающегося тела.
Основное уравнение динамики вращательного движения
2.5.1. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Момент инерции
2.5.2. Работа при вращении твердого тела. Момент силы
2.5.3. Основное уравнение динамики вращательного движения
2.6. Закон сохранения импульса
2.7. Атом водорода
2.8. Теория атома Бора
Контрольные вопросы и задания к главе 2
Глава 3. Идеальный газ
3.1. Тепловые явления. Характеристики тепловых явлений
3.2. Свойства газа, полученные на опыте
3.3. Уравнение состояния идеального газа
3.4. Изопроцессы
3.4.1. Изотермический процесс
3.4.2. Изобарный процесс
3.4.3. Изохорный процесс
3.5. Массы, размеры, энергии в мире молекул. Основные положения молекулярно-кинетической теории
3.5.1. Доказательства существования молекул
3.5.2. Движение молекул
3.5.3. Взаимодействие молекул
3.5.4. Твердые, жидкие и газообразные тела
3.6. Молекулярные основы теории идеального газа
3.7. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
3.8. Температура - мера средней кинетической энергии молекул
3.9. Растворенное вещество как идеальный газ
3.10. Реальные газы
Контрольные вопросы и задания к главе 3
Глава 4. Термодинамика
4.1. Первое начало термодинамики
4.1.1. Изохорный процесс
4.1.2. Изобарный процесс
4.1.3. Изотермический процесс
4.2. Адиабатный процесс
4.3. Энтропия
4.4. Второе начало термодинамики
Контрольные вопросы и задания к главе 4
Глава 5. Статистика молекул
5.1. Скорости молекул. Опыт Штерна
5.2. Распределение молекул по скоростям
5.3. Вероятность
5.4. Распределение Больцмана
5.4.1. Распределение молекул под действием силы тяжести
5.4.2. Распределение молекул по проекциям скоростей nих движения
5.5. Распределение Максвелла
5.6. Наиболее вероятная скорость. Метод анализа размерностей
5.7. Барометрическая формула
5.8. Термоэлектричество. Термопара
5.8.1. Электроны у поверхности металла
5.8.2. Контактная разность потенциалов
Контрольные вопросы и задания к главе 5
Глава 6. Явления переноса
6.1. Длина свободного пробега молекулы
6.2. Диффузия. Закон Фика
6.3. Диффузия как случайное блуждание
6.4. Теплопроводность
6.5. Трение. Вязкость - внутреннее трение
6.6. Итоги изучения молекулярной физики
Контрольные вопросы и задания к главе 6
Глава 7. Молекулярная физика жидкой и твердой фаз, явлений на границе фаз и фазовых превращений
7.1. Поверхностное натяжение
7.1.1. Методы исследования поверхностного натяжения жидкости
7.1.2. Адсорбция
7.1.3. Поверхностно-активные вещества. Применение поверхностно-активных веществ в фармации и биологии
7.2. Давление под изогнутой поверхностью жидкости.
Формула Лапласа
7.3. Процессы испарения и конденсации
7.4. Капиллярные явления
7.4.1. Смачивание
7.4.2. Зависимость давления насыщенного пара от кривизны поверхности жидкости
7.4.3. Капиллярная конденсация. Гигроскопические материалы
7.5. Твердые тела. Аморфные и кристаллические твердые тела
7.6. Фазы. Равновесие фаз. Фазовые переходы
7.6.1. Сублимация (испарение)
7.6.2. Плавление и кристаллизация
7.6.3. Размягчение и стеклование
7.7. Жидкокристаллическое состояние вещества
7.8. Кристаллические модификации
7.8.1. Полиморфные превращения, их роль в изменении свойств фармацевтических препаратов
7.9. Теплоемкость твердых тел
7.9.1. Закон Дюлонга и Пти
7.9.2. Понятие о квантовой теории твердых тел
7.10. Механические свойства твердых тел
7.10.1. Упругость и пластичность
7.10.2. Особенности строения и свойства эластомеров
Контрольные вопросы и задания к главе 7
Глава 8. Электрическое поле
8.1. Закон Кулона. Основы электростатики
8.3. Потенциал и напряжение
8.2. Электрическое поле. Принцип суперпозиции
8.4. Диполь. Дипольный момент молекул
8.5. Поле диполя
8.6. Взаимодействие зарядов и диполей. Взаимодействие ионов, молекул между собой и молекул с ионами
8.6.1. Взаимодействие "заряд-заряд" (ион-ион), отталкивание
8.6.2. Взаимодействие "заряд-заряд" (ион-ион), притяжение
8.6.3. Взаимодействие молекул с электрическим полем
8.6.4. Взаимодействие диполя с зарядом (полярной молекулы с ионом)
8.6.5. Взаимодействие неполярной системы с зарядом (неполярной молекулы с ионом)
8.6.6. Взаимодействие двух диполей (двух полярных молекул)
8.6.7. Взаимодействие диполя с неполярной системой (полярной молекулы с неполярной)
8.7. Итоги изучения электростатики
Контрольные вопросы и задания к главе 8
Глава 9. Электрический ток. Электромагнетизм
9.1. Характеристики электрического тока и электрических цепей
9.2. Закон Ома для полной цепи
9.3. Последовательное и параллельное соединения резисторов
9.3.1. Вычисление сопротивления
9.3.2. Вычисление мощности
9.3.3. Правила присоединения электроизмерительных приборов
9.3.4. Законы расчета электрических цепей
9.4. Магнитное поле. Аналогия характеристик электрического и магнитного полей
9.4.1. Закон Био-Савара-Лапласа
9.5. Расчет магнитных полей
9.5.1. Напряженность магнитного поля в центре витка с током
9.5.2. Поле бесконечного прямолинейного проводника с током
9.5.3. Поле внутри длинного соленоида
9.6. Движение заряженной частицы в магнитном поле
9.6.1. Заряд движется параллельно вектору магнитной индукции
9.6.2. Заряд движется перпендикулярно вектору магнитной индукции
9.6.3. Заряд движется под углом к вектору магнитной индукции
9.7. Масс-спектрометрия
9.8. Электромагнитная индукция
9.8.1. Явление самоиндукции. Индуктивность
9.8.2. Индуктивность соленоида
9.9. Электрические и механические колебания
9.10. Метод анализа размерностей при определении характеристик колебаний
9.10.1. Пружинный маятник
9.10.2. Математический маятник
9.10.3. Колебательный контур
9.10.4. Крутильный маятник
9.11. Переменный ток
Контрольные вопросы и задания к главе 9
Глава 10. Метрологические требования при работе с физической аппаратурой
10.1. Общие правила работы в лаборатории
10.2. Электрические измерения
10.2.1. Определение результата измерений
10.2.2. Определение диапазона прибора и точности измерений
10.2.3. Измерения в электрических схемах
10.3. Методы электрических измерений
10.3.1. Метод моста
10.3.2. Компенсационный метод
10.4. Фиксация результатов измерений
10.4.1. Запись результатов эксперимента
10.4.2. Вычисления
10.4.3. Схемы и графики
10.5. Вычисление погрешностей
Контрольные вопросы и задания к главе 10
Глава 11. Колебания и волны. Звук
11.1. Энергия колебания
11.2. Волны, уравнение волны
11.3. Примеры: звуковые и электромагнитные волны
11.4. Поток энергии волны
11.5. Эффект Доплера
11.6. Физические характеристики звуковой волны и физиологические характеристики восприятия звука
11.7. Ультразвук
11.7.1. Основы теории ультразвукового исследования органов
Контрольные вопросы и задания к главе 11
Глава 12. Оптика
12.1. Геометрическая оптика
12.1.1. Законы отражения
12.1.2. Законы преломления
12.1.3. Полное внутреннее отражение
12.1.4. Рефрактометрия
12.1.5. Дисперсия
12.2. Линзы
12.2.1. Построение изображений
12.2.2. Лупа
12.2.3. Микроскоп
12.3. Волновая оптика. Поляризованный свет
12.4. Получение поляризованного света
12.4.1. Двойное лучепреломление
12.5. Распространение поляризованного света в оптически активных веществах. Закон Био
12.6. Распространение поляризованного света. Закон Малюса
12.7. Интерференция волн
12.7.1. Условие минимумов
12.7.2. Условие максимумов
12.7.3. Дискретность волновых явлений
12.8. Стоячие волны
12.9. Интерференция света. Интерферометр Рэлея
Контрольные вопросы и задания к главе 12
Глава 13. Тепловое излучение. Понятие о квантах
13.1. Испускание и поглощение света
13.2. Закон Кирхгофа - закон связи испускания и поглощения
13.3. Зависимость лучеиспускательной способности от длины волны
13.4. Законы излучения абсолютно черного тела
13.4.1. Закон Стефана-Больцмана
13.4.2. Первый закон Вина (закон смещения)
13.4.3. Второй закон Вина
13.5. Закон смещения и представление о кванте
13.6. Корпускулярно-волновой дуализм
Контрольные вопросы и задания к главе 13
Глава 14. Спектры атомов и молекул
14.1. Излучение отдельных атомов и молекул
14.2. Спектр атома водорода
14.3. Свойства спектра водорода
14.4. Рентгеновское излучение. Рентгеновские спектры
14.5. Молекулярные спектры
14.5.1. Электронные спектры
14.6. Люминесценция
14.7. Лазер. Понятие об индуцированном излучении
Контрольные вопросы и задания к главе 14
Глава 15. Физические основы спектрального анализа
15.1. Интерференция света от двух щелей
15.2. Дифракционная решетка
15.3. Поглощение света прозрачными телами
15.4. Рассеяние света
15.5. Виды спектров
15.5.1. Непрерывные спектры
15.5.2. Линейчатые спектры
15.5.3. Полосатые спектры
15.5.4. Спектры поглощения
15.6. Получение и исследование спектров
15.7. Люминесцентный анализ
15.8. Методы радиоспектроскопии и их применение в фармации
Контрольные вопросы и задания к главе 15
Глава 16. Радиоактивное излучение
16.1. Изучение строения ядер атомов
16.2. Радиоактивность. Превращение ядер
16.3. Закон радиоактивного распада
16.4. Дозиметрия ионизирующих излучений
16.5. Метод меченых атомов и его использование
16.6. Как правильно относиться к радиации?
16.7. Шкала электромагнитных волн
16.7.1. Инфракрасное излучение
16.7.2. Ультрафиолетовое излучение
16.7.3. Рентгеновское излучение
16.7.4. Рентгеноструктурный анализ
Контрольные вопросы и задания к главе 16
Глава 17. Основы квантовой механики
17.1. Принцип неопределенности
17.2. Уравнение Шредингера - основное уравнение квантовой механики
17.3. Физический смысл волновой функции
17.3.1. Электронография, ее использование для исследования вещества. Принцип действия электронного микроскопа
17.3.2. Условие нормировки
17.4. Основное состояние атома водорода
17.5. Квантовая механика
Контрольные вопросы и задания к главе 17
Глава 18. Молекулярная биофизика
18.1. Биофизика белка и нуклеиновых кислот
18.1.1. Первичная, вторичная и третичная структуры биологических полимеров
18.1.2. Природа сил стабилизации структуры биополимеров
18.1.3. Структура воды и взаимодействие биомолекул
18.2. Вторичная структура биополимеров
18.2.1. Альфа-спираль
18.2.2. Бета-конфигурация белка (β-слой)
18.2.3. Двойная спираль ДНК
18.3. Методы исследования структуры биомакромолекул
18.3.1. Структурный анализ
18.3.2. Оптические методы: дисперсия оптического вращения, круговой дихроизм
Контрольные вопросы и задания к главе 18
Глава 19. Биофизика клетки
19.1. Основные функции биомембран в клетке
19.1.1. Роль физических методов в развитии представлений о строении биологических мембран
19.1.2. Современные представления о строениибиологических мембран
19.1.3. Модельные липидные мембраны и липосомы
19.2. Динамика биомембран
19.2.1. Подвижность липидных и белковых молекул в мембране
19.2.2. Латеральная диффузия, флип-флоп-диффузия. Вязкость
19.2.3. Фазовые переходы в липидном бислое
19.2.4. Роль физического состояния липидов для функционирования мембран, нарушение его в патологии
19.3. Транспорт веществ через биологические мембраны
19.3.1. Пассивный и активный транспорт
19.3.2. Уравнения пассивного транспорта:
Теорелла, Нернста-Планка, Фика
19.3.3. Виды пассивного транспорта :простая и облегченная диффузия, осмос, фильтрация
19.3.4. Активный транспорт
19.3.5. Ионные насосы
19.4. Биоэлектрические потенциалы
19.4.1. Потенциал покоя
19.4.2. Формула Гольдмана-Ходжкина
19.4.3. Электрогенные ионные насосы живой клетки
19.4.4. Физические методы регистрации биопотенциалов
19.5. Биофизика нервного импульса
19.5.1. Потенциал действия
19.5.2. Эквивалентная электрическая схема возбудимой мембраны
19.5.3. Уравнение Ходжкина-Хаксли
19.5.4. Распространение возбуждения вдоль нервного и мышечного волокна
Контрольные вопросы и задания к главе 19
Глава 20. Термодинамика биологических процессов и биофизика сложных систем
20.1. Особенности термодинамического метода изучения
биологических систем и протекающих в них процессов
20.1.1. Применение первого начала термодинамики к биологическим системам
20.1.2. Биоэнергетика
20.1.3. Второе начало термодинамики
20.2. Организм, как открытая термодинамическая система
20.2.1. Продукция энтропии и обмен энтропией с окружающей средой в открытых системах
20.2.2. Уравнение Пригожина
20.3. Стационарное состояние биологических систем
20.3.1. Адаптация и аутостабилизация
20.3.2. Самоорганизация неравновесных систем
20.4. Моделирование биологических процессов
20.4.1. Фармакокинетическая модель
Контрольные вопросы и задания к главе 20
Заключение