Домашнее задание к главе 10

Содержание дистанционных занятий и домашние задания по курсу «Физика» для МПД (ИОЗ) 1 курс

Литература для самоподготовки.

Учебник:

Коржуев, А. В. Физика: учебник для медицинских вузов / А. В. Коржуев, Е. Л. Рязанова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. — 288 с.:.Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Физика и биофизика. ГЭОТАР-Медиа.2010,2013

Выполнение заданий:

Методические материалы в файлах MS WORD, разбитые по главам учебника

Задачник pdf файл

==============

Практическое занятие к главам учебника 8 и 9

«Элементы квантовой механики. Излучение и поглощение света атомами и молекулами»

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Чем ограничиваются размеры и масса объектов, квантовые свойства которых можно  экспериментально обнаружить?

2. К каким проявлениям в спектрах излучения может приводить неопределенность энергии? Что мешает обнаруживать это явление?

3. Что такое ультрафиолетовая катастрофа и грозит ли она нам?

4. Может ли человеческое тело считаться «абсолютно черным»? Почему?

5. Что такое волновая функция? Каков смысл квадрата ее величины?

6. Назвать правила отбора фотонов при их поглощении системой электронов в атоме.

7. Что такое террагерцовые датчики излучения? Как они используются в медицине?

8. Почему для флюорографии выбран рентгеновский диапазон волн?

9. Что такое собственные значения энергии квантовой системы?

10.  Чем отличается стационарное и нестационарное уравнения Шредингера. Что является решением уравнения Шредингера?

Задачи для решения на занятии:

1. Сравните энергии квантов излучения МРТ с длиной волны 10 см, радиолокатора с длиной волны 1 см, лазерной указки с длиной волны 670 нм и радиоприемника на волне «Радио 101».

2. Сколько квантов излучения микроволновой печи нужно, чтобы довести до кипения стакан воды массой 200 г?

3. Если скорость тела 1000 м/c установлена с точностью 10%, то какова максимально возможная точность определения его координаты x = 3 м?

4. Найти красную границу фотоэффекта в материале, где поглощение фотонов начинается при их энергиях выше 3 эВ.

5. Найти длину волны электрона в электронном микроскопе, прошедшего разность потенциалов 100 кВ. Каковы угловые размеры первого дифракционного максимума для такого электрона, прошедшего кристаллическую решетку NaCl в направлении (001).

6. Размер элементарного логического устройства в смартфоне 40 нм. Какова неопределенность скорости электрона, ограниченного таким устройством?

 

Домашняя работа №к главам 8 и 9

I       Решить задачи:

1. Подставить уравнение плоской волны в уравнение Шредингера для свободной частицы и убедиться в том, что уравнение плоской волны является его решением.

2. Сколько фотонов ИК излучения каждую секунду покидает лазерную указку с мощностью 1 мВт и кпд 1 %.

II     Самоподготовка: изучить самостоятельно и составить краткий конспект по контрольным вопросам к следующему занятию.

Практическое занятие к главе 10

 «Рентгеновское излучение»

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Что темнее на рентгеновском снимке, мягкие ткани или кость?

2. Каковы последствия превышения дозы рентгеновского излучения для человеческого организма?

3. Отклоняются ли рентгеновские лучи в электрическом, магнитном поле? Почему не наблюдалась дифракция рентгеновских лучей на дифракционных решётках, применяемых для исследования световых лучей? Какие исследования позволили выяснить природу рентгеновского излучения?

4..Какие свойства рентгеновских лучей позволили их применить в рентгеноскопии, рентгенографии, флюорографии, компьютерной томографии, в рентгенотерапии?

5. Как можно, не меняя жёсткости рентгеновского излучения, увеличить его мощность?

6. Во сколько раз изменится коротковолновая граница спектра тормозного рентгеновского излучения, скорость электронов, подлетающих к аноду рентгеновской трубки и мощность рентгеновского излучения, если напряжение между анодом и катодом трубки увеличить в 4 раза?

7. В чём отличие механизмов возникновения тормозного и характеристического излучения?

8. Каким образом по виду характеристического спектра исследуемого образца можно определить, какие в нём содержатся химические элементы? Зависит ли характеристический спектр элемента от того в молекулы каких веществ этот элемент входит?

9. На каком явлении основан метод рентгеноструктурного анализа?

 

Задачи для решения на занятии №1

1. Длина волны рентгеновского излучения 0.1 нм. Найдите энергию и импульс фотона.

2. На расстоянии 10 см поток энергии рентгеновского излучения ослабевает в 2 раза в некотором материале. Найдите, на каком расстоянии он уменьшится в 10 раз.

3. Под каким углом будет наблюдаться рентгеновский дифракционный пик при отражении пучка длиной волны 1 нм от пленки толщиной 2 нм, если угол падения 45 градусов?

4. Если амплитуда электромагнитной волны уменьшается вдвое на расстоянии 1 см от поверхности организма, во сколько раз она уменьшится на глубине 10 см?

5. Какое излучение жестче: наиболее коротковолновое из спектра рентгеновского излучения, возникающего при напряжении 150 кВ на трубке, или гамма-излучение с энергией кванта 0,074 МэВ?

6. Найдите минимальную длину волны возникающего тормозного рентгеновского излучения.

7. Во сколько раз максимальная энергия кванта рентгеновского тормозного излучения, возникающего при напряжении на трубке 80 кВ, больше энергии фотона, соответствующего зеленому свету с длиной волны 500 нм?

8.  Определите минимальную длину волны в спектре излучения, возникающего в результате торможения на мишени электронов, ускоренных в бетатроне до энергии 60 МэВ.

9.  Линии К-серии спектра характеристического излучения для вольфрама начинают проявляться с возникновением напряжения на трубке, примерно равного 70 кВ, а при меньших напряжениях они не появляются. С чем это связано?

10. Слой половинного ослабления монохроматического рентгеновского излучения в некотором веществе 10 мм. Определите показатель ослабления этого излучения в данном веществе.

 

Домашнее задание к главе 10

I      Решить задачи:

1. При исследовании молекулы белка методом рентгеноструктурного анализа обнаружено, что максимум первого порядка наблюдается под углом 10-2 радиан. Длина волны рентгеновского изучения 10-10 м. Найдите шаг спирали молекулы белка.

2. Почему перед проверкой рентгеновскими лучами кишечножелудочного тракта пациент пьет суспензию сульфата бария (BaSO4)? Ответ подтвердить оценочным расчетом, предполагая, что используемая длина волны рентгеновского излучения примерно соответствует WКa - линии.