Медицинская и биологическая физика. Практикум
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Медикобиологические дисциплины
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 334
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-006664-6
ISBN-онлайн: 978-5-16-110504-7
Артикул: 440350.08.01
Доступ онлайн
от 404 ₽
В корзину
Рассмотрены методы решения задач по основным разделам высшей математики, теории вероятностей и математической статистики. Описаны методика проведения физических измерений, правила работы с измерительными приборами, методы расчета ошибок прямых и косвенных измерений. Приведены краткие теоретические основы физических явлений, используемых в лабораторных работах, и порядок проведения всех лабораторных работ, предусмотренных программой дисциплины «Медицинская и биологическая физика». Представлены также контрольные вопросы и задания к семинарским занятиям.
Для студентов всех факультетов медицинских вузов.
Практикум по медицинской и биологической физике: краткий обзор
Данное учебное пособие представляет собой практикум, разработанный для студентов медицинских вузов, изучающих медицинскую и биологическую физику. Его цель — помочь студентам освоить методы решения задач, приобрести практические навыки работы с физическими приборами и понять теоретические основы физических явлений, используемых в медицине.
Структура практикума
Практикум состоит из трех основных разделов. Первый раздел посвящен элементам высшей математики и математической статистики. Он включает в себя задачи по дифференциальному и интегральному исчислению, теории вероятностей, математической статистике и корреляционному анализу. Второй раздел представляет собой лабораторный практикум, где описаны методики проведения лабораторных работ, предусмотренных учебными программами. Здесь же приводятся краткие сведения о теоретических основах физических явлений, используемых в лабораторных работах, а также методы работы с измерительными приборами и способы представления результатов измерений. Третий раздел содержит вопросы и задания для подготовки к семинарским занятиям, а также краткие теоретические сведения и формулы.
Основные темы и методы
Практикум охватывает широкий спектр тем, имеющих непосредственное отношение к медицинской практике. Рассматриваются методы решения задач по основным разделам высшей математики, теории вероятностей и математической статистике. Лабораторные работы включают изучение измерительных приборов, определение твердости стоматологических материалов, измерение термического коэффициента линейного расширения, определение модуля упругости кости, изучение поверхностного натяжения жидкостей, определение вязкости, снятие спектральной характеристики уха, изучение электрических датчиков температуры, определение зависимости импеданса биологической ткани от частоты тока, изучение основ электростимуляции, физические принципы высокочастотной электротерапии, изучение свойств усилителей электрических сигналов, физические основы электрографии органов и тканей, определение показателя преломления жидкости, определение концентрации оптически активных веществ, поглощение и рассеяние света, основы спектрального анализа, измерение малых объектов с помощью микроскопа и изучение принципа действия лазеров.
Цель и практическая значимость
Основная цель практикума — помочь студентам понять физические принципы, лежащие в основе современных медицинских технологий, и научиться применять эти знания на практике. Практикум направлен на развитие у студентов навыков работы с физическими приборами, анализа результатов измерений и решения задач, связанных с медицинской и биологической физикой. Это позволит будущим врачам грамотно использовать сложную медицинскую аппаратуру, понимать принципы ее работы и возможности, что, в свою очередь, повысит эффективность диагностики и лечения пациентов.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 03.03.01: Прикладные математика и физика
- 06.03.01: Биология
- 34.03.01: Сестринское дело
- ВО - Магистратура
- 03.04.01: Прикладные математика и физика
- 04.04.01: Химия
- 06.04.01: Биология
- ВО - Специалитет
- 31.05.01: Лечебное дело
- 31.05.02: Педиатрия
- 31.05.03: Стоматология
- 32.05.01: Медико-профилактическое дело
- 33.05.01: Фармация
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
МЕДИЦИНСКАЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ПРАКТИКУМ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Под редакцией В.Г . Лещенко Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования по медицинским специальностям Москва «ИНФРА М» 2023
УДК [61:53+577.3](076.5) ББК 28.071я73 М42 А в т о р ы: В.Г. Лещенко, Г.К. Ильич, Н.И. Инсарова, А.А. Иванов, М.В. Гольцев, Л.В. Кухаренко, В.В. Лукъяница, М.А. Дудковская, З.В. Межевич, А.М. Капитонов, В.А. Мансуров, Т.И. Суслина Р е ц е н з е н т ы: кафедра медицинской и биологической физики Витебского государственного медицинского университета (зав. кафедрой — кандидат биологических наук, доцент А.П. Баранов); зав. кафедрой медицинской и биологической физики Г омельского государственного медицинского университета, кандидат биологических наук, доцент В.А. Игнатенко М42 Медицинская и биологическая физика. Практикум : учебное пособие / В.Г. Лещенко, Г.К. Ильич, Н.И. Инсарова [и др.] ; под ред. В.Г. Лещенко. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 334 с. : ил. — (Высшее образование: Бакалавриат). ISBN 978-5-16-006664-6 (print) ISBN 978-5-16-103953-3 (online) Рассмотрены методы решения задач по основным разделам высшей математики, теории вероятностей и математической статистики. Описаны методика проведения физических измерений, правила работы с измерительными приборами, методы расчета ошибок прямых и косвенных измерений. Приведены краткие теоретические основы физических явлений, используемых в лабораторных работах, и порядок проведения всех лабораторных работ, предусмотренных программой дисциплины «Медицинская и биологическая физика». Представлены также контрольные вопросы и задания к семинарским занятиям. Для студентов всех факультетов медицинских вузов. УДК [61:53+577.3](076.5) ББК 28.071я73 © ООО «Новое знание», 2013 ISBN 978-5-16-006664-6 (print) ISBN 978-5-16-103953-3 (online)
Оглавление Предисловие......................................................................................................................................9 Р аздел I. ЭЛЕМЕНТЫ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ 1. Основы дифференциального исчисления.................................................................... 11 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 11 Примеры решения задач............................................................................................................ 13 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 14 2. Нахождение экстремумов функции............................................................................... 17 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 17 Примеры решения задач............................................................................................................ 18 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 19 3. Дифференциал функции. Частные производные и полный дифференциал............................................................................................................................... 20 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 20 Примеры решения задач............................................................................................................ 21 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 23 4. Основы интегрального исчисления................................................................................. 24 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 24 Примеры решения задач............................................................................................................ 27 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 28 5. Дифференциальные уравнения........................................................................................ 31 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 31 Примеры решения задач............................................................................................................ 32 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 33 6. Элементы теории вероятностей........................................................................................ 35 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 35 Примеры решения задач............................................................................................................ 36 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 37 7. Распределение случайной величины.............................................................................. 40 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 40 Примеры решения задач............................................................................................................ 41 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 43 8. Основы математической статистики. .............................................................................. 45 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 45 Примеры решения задач............................................................................................................ 48 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 51 9. Основы корреляционного анализа.................................................................................. 54 Основные определения и формулы. ...................................................................................... 54 Примеры решения задач............................................................................................................ 56 Задания для самостоятельной работы. ................................................................................. 57
Оглавление 4 Ответы к заданиям по высшей математике...................................................................... 58 1. Основы дифференциального исчисления. ...................................................................... 58 2. Нахождение экстремумов функции.................................................................................. 59 3. Дифференциал функции. Частные производные и полный дифференциал. .... 60 4. Основы интегрального исчисления.................................................................................. 61 5. Дифференциальные уравнения.......................................................................................... 62 6. Элементы теории вероятностей. ......................................................................................... 63 7. Распределение случайной величины................................................................................ 63 9. Основы корреляционного анализа.................................................................................... 63 Р аздел II. ЛАБОР АТОРНЫЙ ПР АКТИКУМ 10. Введение в физический практикум. .............................................................................. 64 11. Лабораторная работа 1. Изучение измерительных приборов.......................... 75 Теоретические основы. ................................................................................................................ 75 Описание некоторых измерительных приборов и устройств...................................... 78 Порядок выполнения работы. .................................................................................................. 82 Контрольные вопросы и задания............................................................................................. 84 Литература.................................................................................................................................... 84 12. Лабораторная работа 2. Твердость стоматологических материалов и методы ее измерения.............................................................................................................. 85 Теоретические основы. ................................................................................................................ 85 Определение твердости материала по методу Бринелля. .................................... 91 Описание лабораторной установки....................................................................................... 91 Порядок выполнения работы. .................................................................................................. 92 Определение твердости материала по методу Виккерса..................................... 95 Описание лабораторной установки....................................................................................... 95 Порядок выполнения работы. .................................................................................................. 95 Контрольные вопросы и задания............................................................................................. 95 Задачи. ............................................................................................................................................... 96 Литература.................................................................................................................................... 96 13. Лабораторная работа 3. Определение термического коэффициента линейного расширения.............................................................................................................. 97 Теоретические основы. ................................................................................................................ 97 Описание лабораторной установки.....................................................................................103 Порядок выполнения работы. ................................................................................................103 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................105 Задачи. .............................................................................................................................................105 Литература..................................................................................................................................106 14. Лабораторная работа 4. Определение модуля упругости кости по изгибу. .......................................................................................................................................107 Теоретические основы. ..............................................................................................................107 Описание лабораторной установки.....................................................................................110 Порядок выполнения работы. ................................................................................................111 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................112 Задачи. .............................................................................................................................................113 Литература..................................................................................................................................113
Оглавление 5 15. Лабораторная работа 5. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом Ребиндера......................................................................114 Теоретические основы. ..............................................................................................................114 Описание лабораторной установки.....................................................................................118 Порядок выполнения работы. ................................................................................................120 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................121 Задачи. .............................................................................................................................................122 Литература..................................................................................................................................122 16. Лабораторная работа 6. Определение вязкости жидкости вискозиметром Оствальда. .....................................................................................................123 Теоретические основы. ..............................................................................................................123 Описание лабораторной установки.....................................................................................126 Порядок выполнения работы. ................................................................................................127 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................129 Задачи. .............................................................................................................................................129 Литература..................................................................................................................................130 17. Лабораторная работа 7. Снятие спектральной характеристики уха на пороге слышимости. ............................................................................................................131 Теоретические основы. ..............................................................................................................131 Описание лабораторной установки.....................................................................................134 Порядок выполнения работы. ................................................................................................134 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................135 Задачи. .............................................................................................................................................136 Литература..................................................................................................................................136 18. Лабораторная работа 8. Электрические датчики температуры.....................137 Теоретические основы. ..............................................................................................................137 Описание лабораторной установки.....................................................................................142 Порядок выполнения работы. ................................................................................................143 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................145 Задачи. .............................................................................................................................................146 Литература..................................................................................................................................146 19. Лабораторная работа 9. Определение зависимости импеданса биологической ткани от частоты тока..............................................................................147 Теоретические основы. ..............................................................................................................147 Описание лабораторной установки.....................................................................................151 Порядок выполнения работы. ................................................................................................152 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................154 Задачи. .............................................................................................................................................154 Литература..................................................................................................................................155 20. Лабораторная работа 10. Изучение основ электростимуляции.....................156 Теоретические основы. ..............................................................................................................156 Описание лабораторной установки.....................................................................................161 Порядок выполнения работы. ................................................................................................162 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................163 Задачи. .............................................................................................................................................164 Литература..................................................................................................................................164
Оглавление 6 21. Лабораторная работа 11. Физические принципы высокочастотной электротерапии. ......................................................................................165 Теоретические основы. ..............................................................................................................165 Описание лабораторной установки.....................................................................................176 Порядок выполнения работы. ................................................................................................177 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................179 Задачи. .............................................................................................................................................181 Литература..................................................................................................................................181 22. Лабораторная работа 12. Изучение свойств усилителя электрических сигналов..........................................................................................................182 Теоретические основы. ..............................................................................................................182 Описание лабораторной установки.....................................................................................187 Порядок выполнения работы. ................................................................................................187 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................189 Задачи. .............................................................................................................................................189 Литература..................................................................................................................................190 23. Лабораторная работа 13. Физические основы электрографии органов и тканей. ........................................................................................................................191 Теоретические основы. ..............................................................................................................191 Описание лабораторной установки.....................................................................................198 Порядок выполнения работы. ................................................................................................199 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................202 Задачи. .............................................................................................................................................202 Литература..................................................................................................................................203 24. Лабораторная работа 14. Определение показателя преломления жидкости рефрактометром. ...................................................................................................204 Теоретические основы. ..............................................................................................................204 Описание лабораторной установки.....................................................................................208 Порядок выполнения работы. ................................................................................................209 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................211 Задачи. .............................................................................................................................................211 Литература..................................................................................................................................212 25. Лабораторная работа 15. Определение концентрации оптически активных веществ поляриметром.................................................................213 Теоретические основы. ..............................................................................................................213 Описание лабораторной установки.....................................................................................216 Порядок выполнения работы. ................................................................................................217 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................219 Задачи. .............................................................................................................................................219 Литература..................................................................................................................................220 26. Лабораторная работа 16. Поглощение и рассеяние света. Основы колориметрического анализа..............................................................................221 Теоретические основы. ..............................................................................................................221 Описание лабораторной установки.....................................................................................225 Порядок выполнения работы. ................................................................................................226 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................228
Оглавление 7 Задачи. .............................................................................................................................................228 Литература..................................................................................................................................229 27. Лабораторная работа 17. Основы спектрального анализа...............................230 Теоретические основы. ..............................................................................................................230 Описание лабораторной установки.....................................................................................237 Порядок выполнения работы. ................................................................................................238 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................241 Задачи. .............................................................................................................................................241 Литература..................................................................................................................................242 28. Лабораторная работа 18. Измерение малых объектов с помощью микроскопа...........................................................................................................243 Теоретические основы. ..............................................................................................................243 Описание лабораторной установки.....................................................................................248 Порядок выполнения работы. ................................................................................................249 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................251 Задачи. .............................................................................................................................................251 Литература..................................................................................................................................251 29. Лабораторная работа 19. Принцип действия лазеров, их свойства и применение......................................................................................................252 Теоретические основы. ..............................................................................................................252 Описание лабораторной установки.....................................................................................256 Порядок выполнения работы. ................................................................................................257 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................259 Задачи. .............................................................................................................................................260 Литература..................................................................................................................................260 Р аздел III. ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ К СЕМИНАРСКИМ ЗАНЯТИЯМ 30. Механические колебания и волны. Акустика........................................................261 Основные определения и формулы. ....................................................................................261 Примеры решения задач..........................................................................................................266 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................268 Задачи. .............................................................................................................................................270 Литература..................................................................................................................................271 31. Основы биомеханики........................................................................................................272 Основные определения и формулы. ....................................................................................272 Примеры решения задач..........................................................................................................276 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................278 Задачи. .............................................................................................................................................279 Литература..................................................................................................................................282 32. Основы гидро- и гемодинамики...................................................................................283 Основные определения и формулы. ....................................................................................283 Примеры решения задач..........................................................................................................284 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................286 Задачи. .............................................................................................................................................287 Литература..................................................................................................................................287
Оглавление 8 33. Физические процессы в биологических мембранах...........................................288 Основные определения и формулы. ....................................................................................288 Примеры решения задач..........................................................................................................291 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................292 Задачи. .............................................................................................................................................293 Литература..................................................................................................................................294 34. Биофизика зрения. .............................................................................................................295 Основные определения и формулы. ....................................................................................295 Примеры решения задач..........................................................................................................297 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................299 Задачи. .............................................................................................................................................300 Литература..................................................................................................................................300 35. Основы электронной и атомно-силовой микроскопии.......................................301 Основные определения и формулы. ....................................................................................301 Примеры решения задач..........................................................................................................302 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................303 Задачи. .............................................................................................................................................304 Литература..................................................................................................................................304 36. Тепловое излучение тел...................................................................................................305 Основные определения и формулы. ....................................................................................305 Примеры решения задач..........................................................................................................306 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................308 Задачи. .............................................................................................................................................308 Литература..................................................................................................................................309 37. Рентгеновское излучение, его характеристики, методы применения в медицине..........................................................................................310 Основные определения и формулы. ....................................................................................310 Примеры решения задач..........................................................................................................312 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................313 Задачи. .............................................................................................................................................314 Литература..................................................................................................................................315 38. Радиоактивный распад, взаимодействие ионизирующих частиц с веществом..................................................................................................................................316 Основные определения и формулы. ....................................................................................316 Примеры решения задач..........................................................................................................317 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................318 Задачи. .............................................................................................................................................319 Литература..................................................................................................................................321 39. Дозиметрия ионизирующих излучений....................................................................322 Основные определения и формулы. ....................................................................................322 Примеры решения задач..........................................................................................................324 Контрольные вопросы и задания...........................................................................................325 Задачи. .............................................................................................................................................326 Литература..................................................................................................................................327 Приложения. .................................................................................................................................328
Предисловие Современная медицина широко использует достижения физики и биофизики. Клиники оснащаются сложнейшей физической аппаратурой, применяемой при проведении диагностики и лечебного воздействия. Для грамотного и рационального использования этой сложной медицинской техники врач должен не только располагать необходимыми теоретическими знаниями, знать принципы действия и возможности используемых приборов и аппаратов, но и иметь элементарные навыки работы с физическими приборами. Именно данную задачу в определенной мере решает лабораторный практикум по медицинской и биологической физике. Первый раздел практикума включает задания по высшей математике, теории вероятностей и математической статистике с примерами решения задач и заданиями для самостоятельного подготовки. Во втором разделе описываются методики проведения лабораторных работ, предусмотренных учебными программами, даются краткие сведения о теоретических основах физических явлений, используемых в лабораторных работах, рассматриваются методы пользования измерительными приборами, способы представления результатов измерений, методы расчета ошибок измерений. В третьем разделе приведены краткие теоретические сведения, формулы, контрольные вопросы и задачи, необходимые для подготовки и проведения семинарских занятий. Настоящий практикум разработан под общей редакцией заведующего кафедрой В.Г. Лещенко коллективом авторов кафедры медицинской и биологической физики БГМУ доцентами Г.К. Ильичем (1, 3–5, 19, 30, 32, 37–39), В.Г. Лещенко (2, 8–11, 15, 22, 23, 33, 34, 36), Н.И. Инсаровой (6, 7, 31), А.А. Ивановым (12–14), М.В. Гольцевым (17, 21), Л.В. Кухаренко (16, 35), В.В. Лукъяницей (18, 29), З.В. Межевич (20), В.А. Мансуровым (25), старшими преподавателями М.А. Дудковской (24, 28), А.М. Капитоновым (27) и Т.И. Суслиной (26) в соответствии с учебной программой по дисциплине «Медицинская и биологическая физика» и предназначен для студентов всех факультетов медицинских вузов. В пособии использованы отдельные примеры и задачи из «Сборника задач по медицинской и биологической физике» (Ремизов, А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике / А.Н. Ремизов, Н.Х. Исакова, А.Г. Максина. М.: Высшая школа, 1987).
Предисловие 10 В приложениях приведены значения универсальных физических констант, названия и обозначения приставок СИ для кратных единиц, таблицы механических, электрических, оптических и других физических характеристик отдельных сред, а также таблица коэффициентов Стьюдента для расчета погрешностей измеряемых величин. Авторы выражают глубокую признательность рецензентам за большой труд по работе над рукописью, критические замечания, советы и предложения которых несомненно улучшили ее содержание.
Похожие
Доступ онлайн
от 404 ₽
В корзину