Методическое указание для студентов I курса фармацевтического факультета
Практическое занятие № 5 (6 часов)
Тема: Элементы квантовой биофизики.
Место проведения: тематическая учебная лаборатория
Цель: Изучить: законы теплового излучения, знать основные положения квантовой механики и научиться рассчитывать квантовомеханические величины. Изучить явления электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и их медико-биологическое применение элементы квантовой механики и научиться рассчитывать квантовомеханические величины.
Профессиональная ориентация студентов
Квантовой механикой называют современную теорию , которая устанавливает способ описания и законы движения микрочастиц и их систем . Знание элементов квантовой механики необходимо для сознательного изучения квантовой химии.
Сейчас явления ЭПР и ЯМР лежат в основе работы приборов , позволяют получать ценную информацию о строении органических молекул , природе межмолекулярных взаимодействий , характер молекулярных движений . В основе этих методов лежит принцип поглощения энергии системой частиц индуцированных высокочастотным электромагнитным излучением, приводит переходы между энергетическими уровнями , на которые расщепляются во внешнем магнитном поле квантовые системы .
Практическая работа: 900 – 1200 (4 часа)
Методика выполнения практической работы.
1. Законы теплового излучения
2. Абсолютно черное тело.
3. Законы Стефана–Больцмана, Вина и Планка.
4. Блок–схема тепловизорной камеры.
5. Строение гибридной микросхемы.
6. Схематическое строение электронного микроскопа.
7. Уравнение Шредингера, квантовые числа.
8. Резонансные методы квантовой механики.
9. Устройство и принцип работы магнитно–резонансного томографа. Его применение.
Программа самоподготовки студентов
1. Законы теплового излучения.
2. Применение ультрафиолетового и инфракрасного излучения в медицине.
3. Основы термографии.
4. Строение тепловизора.
5. Основные положения квантовой механики .
6. Строение электронного микроскопа.
7. Работа на электронном микроскопе .
8. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами .
9. Явление люминесценции .
10. Строение флуоресцентного микроскопа .
11. Электронный парамагнитный резонанс.
12. Ядерный магнитный резонанс.
13. Магнитно – резонансная томография .
14. Строение магнитно – резонансного томографа .
Семинарское обсуждение теоретических вопросов: 1230 – 1400 (2 часа)
Тестовые задания и ситуационные задачи.
Какие цифры на блок-схеме тепловизорной камеры (рис.) указывают на банки памяти?
A. 14,16
B. 13,16
C. 7,10
D. 6.8
E. 11,12
Какая цифра на блок-схеме тепловизорной камеры (рис.) указывает на блок связи с персональным компьютером?
A. 14
B. 3
C. 17
D. 9
E. 15
Какая цифра на блок-схеме тепловизорной камеры (рис.) указывает на объектив?
A. 17
B. 10
C. 14
D. 15
В каких установках используется указанный на рис. магнит?
A.Магнитно-резонансный томограф
B. Компьютерный томограф
C. Гамма-нож
D. кибер нож
E. Линейный ускоритель
Какой микроскоп изображен на рис.?
A. просвечивающий
B. Сканирующий
C. Микроскоп Ремма-102
D. люминисцентный микроскоп
E. Нет правильного ответа
Какой микроскоп изображен на рис.?
A. Сканирующий
B. просвечивающий
C. Микроскоп Ремма-102
D. люминисцентный микроскоп
E. Нет правильного ответа
Какой цифре соответствует генератор ЭПР-спектроскопа электромагнитных волн?
A. 2
B. 1
C. 3
D. 4
E. 5
Какой цифре соответствует объемный резонатор ЭПР-спектроскопа, который концентрирует падающую энергию на исследуемый образец?
A. 3
B. 1
C. 6
D. 4
E. 5
Какой цифре соответствует регистрирующее устройство?
A. 6
B. 1
C. 3
D. 6
E. 5
Какой цифре соответствует приемник электромагнитных волн?
A. 4
B. 1
C. 3
D. 2
E. 5
Какое устройство отсутствует в магнитно–резонансном томографе?
A. ЯМР–спектрометр
B. Магнит
C. Радиочастотный генератор
D. Приемник
E. Система отображения
Какое устройство отсутствует в магнитно–резонансном томографе?
A. тепловизионная камера
B. Магнит
C. Радиочастотный генератор
D. Приемник
E. Система отображения
Самостоятельная работа студентов: 1415 – 1500
Исходный уровень знаний и умений проверяется путем решения ситуационных задач по каждой теме, ответами на тесты и конструктивные вопросы.
Студент должен знать:
1. Явление фотоэффекта. Квантовые свойства света.
2. Волновые свойства частиц. Соотношение де Бройля.
3. Принцип неопределенности Гейзенберга и его интерпретацию.
4. Волновая функция и ее смысл. Уравнение Шредингера.
5. Уравнение Шредингера для частиц в одномерной потенциальной яме.
6. Магнитные свойства вещества. парамагнетизм.
7. Решение уравнения Шредингера для атомов водорода, квантовые числа.
8. Эффект Зеемана.
9. Явления магнитного резонанса.
10. Методы ЭПР и ЯМР.
11. .ЯМР – томография.
Студент должен уметь:
1. Анализировать квантовомеханические явления и процессы.
2. Рассчитывать характеристики квантовомеханических процессов.
3. Анализировать процессы поглощения электромагнитного излучения в различных средах.
4. Объяснить явления ЭПР и ЯМР.
5.Знаты строение МРТ и принцип работы.
6.Нарисуваты структурные схемы ЭПР и ЯМР спектроскопов.
Эталоны ответов на тестовые задания и ситуационные задачи:
1 – B; 2 –E; – 3 – D; 4 – A; 5 – A; 6 – A; 7 – A; 8 – A; – 9 – A; 10 – A.
Источники информации
1. Ємчик Л.Ф., Кміт Я.М. Медична і біологічна фізика: Підруч.-Львів: Світ, 2003.- 592 с.
2. Марценюк В.П., Дідух В.Д., Ладика Р.Б., Баранюк І.О., Сверстюк А.С., Сорока І.С. Підручник „Медична біофізика і медична аппаратура” Тернопіль: Укрмедкнига, 2008, 355 с.
3. Зисман Г.А., Курс общей физики. / Г.А. Зисман, О.М. Тодес //– М.: Наука, 1972. 366 с.
4. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. / А.Н. Ремизов // – М.: Высшая школа, 1987. – 634 с.
5. Чалий О.В. Медична і біологічна фізика в 2-ох томах. / О.В. Чалий //– К.:ВІПОЛ, 2001 – 840 с.
6. Яворський Б.М., Курс фізики ч.ІІ, / Б.М. Яворський, А.А. Детлаф, Л.Б. Милковська // – К.: Вища школа, 1972. 345 с.
Методическое указание составили: доц. Дидух В.Д., доц. Ладыка Р.Б.,
к. ф.-м. н. Рудяк Ю.А., ас. Гураль С.Я.,
ас. Багрий – Заяц О.А., ас. Паласюк Б.М.
Обсуждено и утверждено на заседании кафедры
“27 ” августа 2013г. протокол № 1
