Ćwiczenia.laboratoryjne.z.biofizyki.pdf

(2595 KB) Pobierz
143762197 UNPDF
Beata Mycek, Maria Wójcik-Jawień, Sebastian Bożek, Wojciech Jawień
Ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki
Skrypt dla studentów Wydziału Farmaceutycznego Collegium Medicum Uniwersytetu
Jagiellońskiego.
Kraków 2008.
Spis treści.
Wstęp .......................................................................................................................................... 1
Ćwiczenie 1: Podzespoły i pomiary elektroniczne. ...........................................................2
Przygotowanie teoretyczne. .................................................................................................... 2
1.1 Prąd elektryczny. ....................................................................................................2
1.2 Pojemność elektryczna. Kondensatory. .................................................................2
1.3 Prawa przepływu prądu. Opory i ich łączenie. .......................................................4
1.4 Prawo indukcji Faraday'a. Indukcyjność. ...............................................................5
1.5 Zasada pomiarów napięcia i natężenia. ..................................................................6
1.6 Zjawisko Seebecka. ................................................................................................6
1.7 Prawo stygnięcia Newtona......................................................................................7
Zagadnienia do kolokwium. ...................................................................................................8
Czynności i umiejętności eksperymentalne. ...........................................................................8
Ćwiczenie 2: Przetwarzanie sygnałów. .............................................................................. 9
Przygotowanie teoretyczne. .................................................................................................... 9
2.1 Ruch harmoniczny ..................................................................................................9
2.2 Fale akustyczne.....................................................................................................12
2.3 Wysokość dźwięku ...............................................................................................13
2.4 Natężenie dźwięku i wrażenie głośności ..............................................................14
2.5 Dźwięki złożone ...................................................................................................15
2.6 Sygnały elektryczne. .............................................................................................17
2.7 Twierdzenie Fouriera. ...........................................................................................17
2.7.1 Graficzna interpretacja twierdzenia Fouriera ...................................................19
2.8 Literatura. .............................................................................................................. 21
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................21
Czynności i umiejętności eksperymentalne. .........................................................................22
Ćwiczenie 3: Falowe własności światła. ........................................................................... 23
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................23
3.1 Podstawowe pojęcia. ............................................................................................. 23
3.2 Zasada Huygensa. .................................................................................................25
3.3 Interferencja .......................................................................................................... 25
3.4 Dyfrakcja. .............................................................................................................26
3.4.1 Długa szczelina o szerokości d. ........................................................................ 27
3.4.2 Wiele szczelin odległych o d - siatka dyfrakcyjna. ..........................................28
3.4.3 Mały otwór kołowy o średnicy d. .....................................................................28
3.4.4 Twierdzenie Babineta. ......................................................................................30
3.4.5 Dyfrakcja a zdolność rozdzielcza mikroskopu. ................................................30
3.5 Właściwości światła laserowego. .........................................................................30
3.5.1 Kolimacja i spójność. ........................................................................................ 30
3.5.2 Natężenie ..........................................................................................................30
3.5.3 Jednobarwność .................................................................................................. 30
3.5.4 Polaryzacja ........................................................................................................ 31
3.6 Literatura uzupełniająca. ....................................................................................... 31
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................31
Bezpieczeństwo pracy z laserem. .........................................................................................31
Czynności i umiejętności eksperymentalne. .........................................................................31
Ćwiczenie 4: Formy przewodnictwa elektrycznego. ......................................................32
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................32
4.1
Definicje. ............................................................................................................... 32
4.2 Przewodnictwo elektronowe. Przewodniki, półprzewodniki, izolatory,
nadprzewodniki. ................................................................................................................ 32
4.3 Nadprzewodnictwo. .............................................................................................. 38
4.4 Przewodnictwo jonowe.........................................................................................40
4.4.1 Przewodnictwo elektryczne roztworów elektrolitów. ......................................40
4.4.2 Stałe przewodniki jonowe.................................................................................42
4.4.3 Przewodnictwo elektryczne gazów...................................................................43
4.5 Literatura. .............................................................................................................. 44
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................44
Czynności i umiejętności eksperymentalne..........................................................................45
Ćwiczenie 5: Rentgenografia. ........................................................................................... 46
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................46
5.1 Lampa rentgenowska. ...........................................................................................46
5.1.1 Budowa i działanie lampy rentgenowskiej .......................................................46
5.1.2 Widmo promieniowania lampy rentgenowskiej ...............................................47
5.1.3 Krótkofalowa granica promieniowania. ...........................................................49
5.2 Oddziaływanie kwantów promieniowania z materią. ........................................... 49
5.2.1 Zjawisko fotoelektryczne..................................................................................50
5.2.2 Zjawisko Comptona..........................................................................................50
5.2.3 Zjawisko Rayleigha ..........................................................................................51
5.3 Przechodzenie promieniowania przez materię. ....................................................51
5.3.1 Przekrój czynny ................................................................................................51
5.3.2 Przenikliwość promieniowania.........................................................................52
5.4 Krystalografia rentgenowska. ...............................................................................53
5.4.1 Budowa kryształów ..........................................................................................53
5.4.2 Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego na sieci krystalicznej ................54
5.4.2.1 Obrazy Lauego..........................................................................................54
5.4.2.2 Równania Lauego .....................................................................................56
5.4.2.3 Równanie Bragga......................................................................................60
5.4.2.4 Metoda Debye’a-Scherrera. ......................................................................61
5.5 Bibliografia. .......................................................................................................... 63
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................63
Czynności i umiejętności eksperymentalne..........................................................................63
Ćwiczenie 6: Spektroskopia optyczna. ............................................................................65
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................65
6.1 Atomowa spektroskopia emisyjna. .......................................................................65
6.1.1 Wzbudzanie atomów: .......................................................................................65
6.1.2 Emisja promieniowania ....................................................................................66
6.1.2.1 Emisja spontaniczna .................................................................................66
6.1.2.2 Emisja wymuszona ...................................................................................67
6.1.3 Rozszczepienie promieniowania ......................................................................67
6.1.3.1 Pryzmat ..................................................................................................... 67
6.1.3.2 Siatka dyfrakcyjna ....................................................................................67
6.1.4 Obserwacja widma............................................................................................67
6.1.5 Omówienie linii serii Balmera w widmie atomu wodoru.................................69
6.2 Literatura. .............................................................................................................. 71
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................71
Czynności i umiejętności eksperymentalne..........................................................................71
Ćwiczenie 7: Lepkość cieczy. ............................................................................................72
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................72
7.1 Definicja lepkości. ................................................................................................72
7.1.1 Ciecze niutonowskie i nieniutonowskie. ..........................................................73
7.1.2 Czynniki wpływające na lepkość cieczy. .........................................................75
7.1.3 Rodzaje przepływów cieczy. ............................................................................76
7.1.4 Wyznaczanie lepkości cieczy. ..........................................................................78
7.1.4.1 Pomiar lepkości w wiskozymetrze Höpplera............................................79
7.2 Literatura. .............................................................................................................. 79
7.2.1 Literatura uzupełniająca .................................................................................... 80
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................80
Czynności i umiejętności eksperymentalne. .........................................................................80
Ćwiczenie 8: Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią. .......................81
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................81
8.1 Osłabienie wiązki promieniowania.......................................................................81
8.1.1 Prawo osłabienia wiązki. ..................................................................................81
8.1.2 Współczynniki osłabienia wiązki .....................................................................82
8.2 Krawędź absorpcji. ...............................................................................................83
8.3 Pomiary promieniowania ......................................................................................84
8.3.1 Budowa i działanie licznika Geigera-Müllera ..................................................85
8.3.2 Dozymetria ........................................................................................................ 86
8.4 Biologiczne skutki promieniowania jonizującego. ............................................... 88
8.4.1 Hipoteza liniowa i hormeza radiacyjna ............................................................89
8.5 Literatura. .............................................................................................................. 90
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................91
Czynności i umiejętności eksperymentalne. .........................................................................91
Ćwiczenie 9: Magnetyczny rezonans jądrowy. ............................................................... 92
Przygotowanie teoretyczne. ..................................................................................................92
9.1 Istota zjawiska magnetycznego rezonansu jądrowego. ........................................92
9.1.1 Sygnał swobodnej precesji................................................................................94
9.2 Widma NMR związków chemicznych. ................................................................94
9.3 Tomografia NMR .................................................................................................95
9.4 Literatura ............................................................................................................... 95
Zagadnienia do kolokwium. .................................................................................................95
Zasady bezpieczeństwa. ........................................................................................................ 95
Czynności i umiejętności eksperymentalne. .........................................................................95

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin