A tárgy kódja és neveGYTK043 Fizika-Biofizika 2.
Meghirdető tanszék(csoport)Kísérleti Fizikai Tanszék
Felelős oktatóDr. Molnár Miklós egyetemi docens
Kredit3
Heti óraszám2
Típusaelőadás
Számonkéréskollokvium
Teljesíthetőség feltétele-
Párhuzamos feltétel--
Előfeltétel-
Helyettesítő tárgyak-
Periódustavaszi
Javasolt félév2. ld. gyógyszerész szak
Kötelező v. kötelezően választhatógyógyszerész (K)
Megjegyzés 


Tematika

Rezgések és hullámok. A matematikai inga mint a lineáris és a nemlineáris rendszerek egy egyszerű modellje. A lengésidő kis és nagy kitéréseknél. A nem-lineáris rendszerek jelentősége.
A rezgő házban rezgő test modellje, a kényszerrezgést végző test mozgásegyenlete és a mozgásegyenlet megoldása, a test sebességével arányos súrlódási erő szerepe, a rezonancia-görbe, rezonancia-katasztrófa. Szemléltetés: a Takoma-híd katasztrófája; számítógépes szimuláció: a "berezgés" jelensége, kísérletek hangvillákkal.
A rezgések időbeli lefolyásának vizsgálata, egyszerű mechanikai készülék mint a rezgés időbeli lefolyását megjeleníteni képes eszköz modellje. A katódsugárcső működése, az oszcilloszkóp felépítése és működése. A Kipp-rezgés előállítása egy egyszerű elektromechanikus készülékkel, a Kipp-rezgés szerepe.
Rezgések összetétele és tanulmányozásuk oszcilloszkóp segítségével. Egymásra merőleges rezgések összetétele, Lissajous-féle görbék. Cirkulárisan, elliptikusan poláros rezgések, lineárisan poláros rezgés (utalás a fény rezgési síkjának elfordulására, optikai forgatóképesség).
A rezgő elektromos töltés mozgásegyenlete, nem-lineáris rendszer. A Tyndall-effektus, (Rayleigh- és Mie-szórás), a fényszórás és a hullámhossz kapcsolata; alkalmazások.
A frekvenciatöbbszörözés lehetősége, frekvenciakétszerezés (lézer, KDP-kristály). A Raman-effektus és felhasználása a szerkezetvizsgálatban, Raman-aktív anyagok.
Mágneses térben rezgő elektromos töltés. A normális Zeeman-féle effektus és szerepe a megismerésben. A részecskegyorsítók egyike: a ciklotron. A ciklotron működése, Lawrence méltatása.
A rezgő test által a környezettől átvett, illetve visszaadott teljesítmény. Az abszorpció és az emisszió fogalma. A kényszerített emisszió létrejöttének feltételei (spontán és indukált emisszió). A lézerek működésének alapjai, a lézerek osztályozása, felépítése, paramétereik. A lézerek felhasználása az orvostudományban, illetve a kutatásban, technikában. Holográfia, Gábor Dénes és munkássága.
A mechanikai rezgés terjedése, csatolt rezgések (differenciálegyenlet-rendszer!). A jelenség bemutatása vektorszkóp segítségével. Gyenge csatolás és a terjedési sebesség kapcsolata.
A terjedési sebesség mérésének lehetőségei. Bemutatás: hangterjedés levegőben és légritka térben, elektromos árnyékolás, lézerek felhasználása a fénysebességmérésben, a Hold-Föld távolság mérése.
Az anyag makroszkópikus mechanikai tulajdonságai. Az anyag megjelenési formái (szilárd, cseppfolyós, légnemű halmazállapot, plazma-állapot, a szuperfolyékony hélium; az anyag speciális megjelenési formái: a mezők). A pontrendszer mint modell használatának nehézségei. Speciális erőtörvények, potenciális energia-függvények: ionos kötés, Lennard-Jones-féle potenciális energia.
Szilárd tetek rugalmas deformációja, a mechanikai feszültség fogalma. A Hooke-féle törvény. A nyújtásra, a mindenoldalú összenyomásra, a harántösszehúzódásra, a lehajlásra, a csavarásra, a nyúlásra vonatkozó összefüggések. Anyagi állandók: Young-modulus, Poisson-féle szám, torziómodulus, komprosszibilitás, összefüggés az állandók között. Mikromérlegek.
Hidro- és aerosztatika, alak- és térfogati rugalmasság. Állapotegyenlet, a nyomás difiníciója. Nyomásmérő. Folyadékok összenyomhatóságának vizsgálata, Oersted-féle piezométer.
Folyadékok és gázok homogén gravitációs mezőben. Ideális és nem-ideális folyadékok. Ideális gázok. Hidrosztatikai nyomás, Archimédész-törvénye, hidraulikus sajtó (tablettázás). Barometrikus magasságformula, Boltzmann-eloszlás.
Felületi jelenségek. Meglepő kísérletek a felületi feszültséggel kapcsolatosan. A felületi energia, a felületi feszültség kapcsolata. A túlnyomás és a görbületi nyomás, Laplace tétele.
A felületi feszültség mérése. Kohéziós és adhéziós erő, az illeszkedési szög. Nedvesítő és nem-nedvesítő folyadékok. Kapilláris emelkedés és süllyedés, cseppképződés. Normálcsepp, cseppentő, gyógyszer-adagolás. Sejt "felületi feszültségének" mérése.
Hidrodinamikai alapfogalmak: áramlás, áramlási cső, pályavonal, áramvonal, sebességtér, örvénylő és cirkulációs áramlás, örvénytér, örvényvonal, stacionárius áramlás. Kontinuitási egyenlet, a Bernoulli-féle törvény és alkalmazásai (vízlégszivattyú, permetező, Bunsen-égő; aerodinamikai paradoxon).
A belső súrlódás definíciója. A Newton-féle súrlódási törvény, a Stokes-féle ellenállástörvény. A viszkozitás hőmérsékletfüggése. A viszkozitás mérése.
A Hagen-Poiseuille-féle törvény, newtoni- és nem newtoni folyadékok. Az áramlásokra vonatkozó Kirchhoff-féle törvények, Ohm-törvény.
Szedimentáció, ultracentrifuga. Lamináris és turbulens áramlás, Reynolds-féle szám, Pohl-féle áramvonal-készülék. Áramlás rugalmas és merev falú csövekben. A vér áramlása.
A hangok felosztása (infrahangok, hallható hangok, ultrahangok, hiper- és szuperhangok). Az ultrahang előállítási módjai (sípok, szirénák, reciprok piezoelektromos hatás, elektrostrikció, megnetostrikció). Az ultrahangok felosztása, hatásai.
Az ultrahangok felhasználása az orvos- és gyógyszerésztudományban; szonokémia. A kavitáció jelensége. A hullám intenzitása, energiasűrűsége. A kvitációt előidéző ultrahang intenzitásának becslése.
A természetes radioaktivitás és felfedezése, (-, (-, (-sugárzás. Áthatolóképesség, ionizálóképesség. A radioaktív sugárzás vizsgálata (szpintariszkóp, szcintillációs számláló, Geiger-Müller-féle számlálócső, Wilson-féle ködkamra, buborékkamra. A radioaktív sugarak hatásai.
Radioaktív bomlástövény. Bomlási állandó, felezési idő fogalma és kapcsolatuk. Az aktivitás fogalma és egysége. Bomlási sorok.
Dozimetriai fogalmak (elnyelt dózis, dózisegyenérték), egységek: gray, sievert. A lakosság sugártehelése.
A röntgensugárzás előállítása, a röntgencső felépítése. A röntgensugárzás hatásai. Röntgenszínképek: folytonos és karakterisztikus sugárzás.
A röntgensugarak gyengülésének törvényei. A röntgensugarak abszorpciója, az abszorpciós állandó. Számítógépes rétegvizsgálat, a tomográfia alapjai.
A két félév alatt érintett témák rövid áttekintése, a kollokviumi követelmények megfogalmazása.


Ajánlott irodalom

  1. Vize László: Fizika gyógyszerészhallgatók részére (Kézirat, Szeged, SZOTE)
  2. Monár Miklós: Néhány fontosabb matematikai háttérismeret a gyógyszerészhallgatók fizika tanulmányiahoz (Kézirat, Szeged, SZOTE)
  3. Maróti Péter - Laczkó Gábor: Bevezetés a biofizikába (Kézirat, Szeged, JATE Press)