A
tárgyprogram utolsó módosításának kelte: 2007. november 7.
A
tárgy felelős tanszéke és oktatója:
Fizika
Tanszék, Dr. Márkus Ferenc adjunktus
A
tárgy előadói:
Dr.
Kári Béla SOTE Radiológiai és Onkoterápiás Klinika
Dr.
Csík Gabriella, Dr. Herényi Levente,
Dr. Voszka István SOTE Biofzikai Intézet
Heti
óraszám:
4+0+0, követelmény: vizsga: , kredit érték: (6).
Jelenléti
követelmények: az előadások legalább 70%-án való részvétel.
Előismeretek: mechanika, differenciál- és integrálszámítás.
Tematika:
Termodinamika: Alapfogalmak. Rendszer és környezet. Állapotjellemzés. Az empirikus hőmérséklet. Az anyag molekuláris szerkezete. Folyamatok és kölcsönhatások. A rendszer és környezet kapcsolatai. Folyamatmodellek a termodinamikában. Állapotegyenletek. A termodinamika I. főtétele. A makroszkópikus munka fajtái. Hőkapacitás, fajhő, mólhő. Az entalpia. Az I. főtétel alkalmazásai: Guy-Lussac kísérlet, Joule-Thompson kísérlet. Az ideális gáz állapotváltozásai. Carnot-körfolyamat. A II. főtétel. A Carnot-körfolyamat hatásfokának anyagfüggetlensége. Az entrópia definíciója. Clausius-féle egyenlőtlenség. Entrópiaváltozás irreverzibilis folyamatokban. Az entrópianövekedés tétele. A termodinamika fundamentális egyenlete. Entrópiaváltozás kiegyenlítődési folyamatokban. Ideális gáz entrópiája. A termodinamikai hőmérsékleti skála. Homogén rendszerek belső energiájának térfogatfüggése. Homogén rendszerek entalpiájának nyomásfüggése. A termodinamikai egyensúly feltételei. Egyensúly termikus kölcsönhatás esetén. Egyensúly izoterm-izobár rendszerben. Szabad entalpia. Egyensúly izoterm-izochor rendszerben. Szabad energia. Le Chatelier-Braun-elv. A termodinamika fundamentális egyenletei. Maxwell-relációk. Gibbs-Helmholtz-egyeneletek.
Gibbs-Helmholtz-egyeneletek kémiai reakciókkal. Nerst-tétel, III. főtétel, az entrópia nullpontja.
A fény fizikája: A fény hullámtermészete. Az elektromágneses tér
energiája. Interferencia, koherencia, polarizáció. Elektromágneses síkhullámok, törés és visszaverődés. A
geometriai optika, mint a hullámoptika határesete. Diffrakció, optikai rács. A
fénymikroszkópok. Speciá-lis mikroszkópok: ultraibolya mikroszkóp,
ultramikroszkóp, fáziskontraszt mikroszkóp, pola-rizációs mikroszkóp,
fluoreszcens mikroszkóp. A fény részecske természete, hőmérsékleti sugárzás.
Nukleáris medicina: Elektromágneses sugárzáson
alapuló non-invazív
funkcionális képalkotás atomfizikai alapfogalmai. Természetes radioaktivitás, A
gamma-sugárzás – elektromágneses sugárzás – és aanzag kölcsönhatása. Radioaktív gamma-bomlás térbeli detektálása és képszerű
rögzítésének fizikai alapelve. Gamma-sugárzás pozíció-érzékeny és
energia-szelektív detektálása. Radioaktív gamma-sugárzó anyag (2-D) képszerű
leképezése az Anger-elv alapján. A CT alkalmazása 2-D pozíció-érzékeny detektor
esetén. (Anger-kamera). Az Anger-kamerákban alkalmazott korrkciók. A digitális
képrögzítés és képfeldolgozás alapja. A SPECT (Single Photon Emission Computer
Tomograph) mint 3-D emissziós képrögzítés alapja.
A fény biofizikája: A sugárzásokra jellemző mennyiségek definíciója, az
intenzitás gyengülésének törvénye. A fény, mint a „legfontosabb” sugárzás,
fotometriai alapok. A fény, mint elektromágneses hullám (interferencia); a fény, mint részecske
(fotoeffektus). Fényemisszió, fényabszorpció, spektrometria, emissziós
spektrum, abszorpciós spektrum, hőmérsékleti sugárzás, lumineszcencia,
fényforrások. Természetes és mesterséges UV (VIS, IR) sugárforrások,
jellemzésük. A sztratoszferikus ózonréteg és szerepe a Földet érő globális sugárzások
biológiai hatása: molekuláris, sejtszintű hatások. Biológiai dozimetria, a
biológiai kockázat előrejelzése. Fényérzékenyítő, fényvédő anyagok
hatásmechanizmusa. Fotodinamiás hatások ( fény – kromoforok kombinált hatása).
A hőmérsékleti sugérzés és a lézerek (elvi háttér). A fényerősítés gondolata,
indukált emisszió, populáció inverzió.
Jegyzet:
Tóth
András: Bevezetés a termodinamikába (Műegyetemi Kiadó)
Interneten
elérhető segédanyagok:
http://www.fke.bme.hu/oktatas/Biofizikahonlap/
Követelmények:
A vizsgajegy kialakítása az „írásbeli és
szóbeli” vizsgán elért eredmény alapján történik. Az írásbeli dolgozat kétórás, a négy anyagrészre külön-külön kapott jegyek
átlaga adja a vizsgajegyet. Ha a négy jegy közül három elégtelen, akkor a
vizsgát teljes egészében ismételni kell. Ha két osztályzat elégtelen, akkor
lehetőség van a témakör szóbeli javítására, ekkor az átlagot a javított jeggyel
kell számolni, ha az nem elégtelen. Ha mégis elégtelen, akkor a vizsgajegy
elégtelen, de ekkor a javítóvizsgán már csak az elégtelen osztályzatú
anyagrészből kell javítani, viszont az írásbeli részben csak a pótlandó
témakörre eső időtartamot lehet felhasználni (1 témakör 30 perc).
Konzultáció: Kedd 14-16