ZESZYT DO ĆWICZEŃ Z BIOFIZYKI

ZESZYT DO ĆWICZEŃ Z BIOFIZYKI Imię i nazwisko:. Kierunek:.. 1

Regulamin zajęć dydakycznych z biofizyki Wydział Farmacji UMB, kierunek farmacja Sprawy ogólne 1. Zajęcia dydakyczne z biofizyki odbywają się w formie wykładów oraz ćwiczeń laboraoryjnych i kończą się egzaminem. 2. Obecność na wykładach i ćwiczeniach jes obowiązkowa. 3. Każdą nieobecność na ćwiczeniach należy usprawiedliwić, a ćwiczenie odrobić w erminie usalonym z asysenem (usprawiedliwieniem może być zwolnienie lekarskie, bądź poświadczone przez Kierownika Zakładu oświadczenie o zaisnieniu wypadku losowego). 4. Liczba realizowanych godzin dydakycznych wynosi: 10 godzin wykładów i 15 godzin ćwiczeń laboraoryjnych. 5. Ćwiczenia laboraoryjne odbywają się w budynku Zakładu Biofizyki UMB w grupach ćwiczeniowych. 6. Na pierwsze ćwiczenia wprowadzające sudenci powinni zgłosić się do Zakładu Biofizyki w celu zapoznania się z przydziałem do zespołu ćwiczeniowego oraz zakresem maeriału do samodzielnego przygoowania do pierwszego ćwiczenia i uczesnicwa w ćwiczeniach wprowadzających. 7. Na kolejne ćwiczenia laboraoryjne sudenci powinni zgłosić się przygoowani do zajęć. W ramach przygoowania należy: Wypożyczyć skryp Maeriały do Ćwiczeń z Biofizyki z Sekreariau Zakładu. Warunkiem uzyskania wpisu do indeksu jes oddanie skrypu po zakończeniu zajęć z Biofizyki. Wydrukować Zeszy do Ćwiczeń z Biofizyki, dosępny na sronie inerneowej Zakładu. Zapoznać się z przydziałem do zespołu ćwiczeniowego oraz zakresem maeriału do samodzielnego przygoowania do pierwszego ćwiczenia - informacje podane są na sronie inerneowej Zakładu Biofizyki UMB. Zaoparzyć się w kalkulaor przeznaczony do samodzielnego prowadzenia obliczeń w rakcie ćwiczeń, sprawdzianów, kolokwium i egzaminu. Niedopuszczalne jes korzysanie z elefonów komórkowych, kóre w rakcie zajęć muszą być wyłączone. 8. Polecane podręczniki: Wybrane zagadnienia z biofizyki pod red. prof. S. Miękisza Biofizyka pod red. prof. F. Jaroszyka Elemeny fizyki, biofizyki i agrofizyki pod red. prof. S. Przesalskiego Podsawy biofizyki" pod red. prof. A. Pilawskiego 2

Ćwiczenia 1. Ćwiczenia podzielone są na 3 działy emayczne obejmujące po 2 ćwiczenia laboraoryjne i sprawdzian. 2. Warunkiem zaliczenia ćwiczenia jes wykazanie się przez sudena wiedzą eoreyczną z zakresu przygoowanego maeriału, prawidłowe przeprowadzenie eksperymenu przez sudena (lub zespół), analiza wyników i przedsawienie ich wraz z wnioskami w formie sprawozdania w Zeszycie do Ćwiczeń z Biofizyki. 3. W przypadku niezaliczenia ćwiczenia należy poprawić je przed erminem pisania sprawdzianu z danego bloku ćwiczeniowego. 4. Dział ćwiczeniowy kończy sprawdzian podsumowujący dany okres nauki. Przysąpić do niego mogą sudenci, kórzy zaliczyli wszyskie ćwiczenia. 5. Sprawdzian składa się z 2 pyań owarych z zakresu ćwiczeń oraz jednego pyania owarego obejmującego maeriał omawiany na wykładach. Każde z pyań oceniane jes w skali 0 3 punków. Wynik sprawdzian jes osaeczny. 6. W czasie każdego ćwiczenia suden może uzyskać 1 dodakowy punk za akywność i wykazanie się ponadprzecięną wiedzą. 7. Cykl ćwiczeń kończy kolokwium obejmujące 6 pyań z zakresu ćwiczeń (po 2 z każdego działu ćwiczeniowego) i 2 pyań z zakresu maeriału omawianego na wykładach. Każde z pyań oceniane jes w skali 0 5 punków. 8. Końcowa ocena pracy sudena na ćwiczeniach jes sumą punków uzyskanych za sprawdziany, punków dodakowych i punków za kolokwium. Maksymalna liczba punków możliwych do zdobycia wynosi: 27(3x9)+6(6x1)+40(8x5)=73 9. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu końcowego z Biofizyki jes zaliczenie wszyskich ćwiczeń i uzyskanie co najmniej 33 punków. 10. W przypadku uzyskania sumy końcowej mniejszej niż 33 punky suden ma prawo jeden raz przysąpić do ponownego pisania kolokwium. Jeżeli ocena końcowa po dodakowym kolokwium jes mniejsza niż 33 punky, o suden nie uzyskuje zaliczenia ćwiczeń i nie jes dopuszczony do egzaminu. Sudenci, kórzy uzyskali 61 punków i więcej są zwolnieni z egzaminu i uzyskują ocenę bardzo dobrą. 3

Egzamin 1. Egzamin w pierwszym erminie i erminach poprawkowych przeprowadzany jes w formie esu składającego się z pyań zamknięych i owarych (pyania opisowe i rachunkowe). 2. W zależności od osiągnięej liczby punków z egzaminu suden orzymuje nasępującą ocenę: Procen punków z egzaminu ocena 0-59 2 60-70 3 71-80 3+ 81-88 4 89-94 4+ 95-100 5 3. Nieobecność nieusprawiedliwiona skukuje oceną niedosaeczną. Usprawiedliwienie nieobecności na egzaminie należy dosarczyć w ciągu 7 dni od dnia egzaminu. 4. W sprawach nie objęych niniejszym regulaminem decyzję podejmuje Kierownik Zakładu. 4

SPIS TREŚCI Ćwiczenie nr 1.1. Wyznaczanie sężeń rozworów za pomocą refrakomeru i polarymeru.7 Ćwiczenie nr 1.4. Wyznaczanie sężeń rozworów za pomocą spekrofoomeru absorpcyjnego...11 Ćwiczenie nr 2.1. Oscyloskop. 15 Ćwiczenie nr 2.2. Biofizyka głosu ludzkiego..19 Ćwiczenie nr 3.1. Promieniowórczość. Podsawy dozymerii..23 Ćwiczenie nr 3.2, 3.3. Oddziaływanie foonów i cząsek naładowanych z maerią...26 5

ZAGADNIENIA DO ĆWICZEŃ Z OPTYKI Ćwiczenie nr 1.1. Wyznaczanie sężeń rozworów za pomocą refrakomeru i polarymeru. 1. Zasada Fermaa 2. Zjawisko odbicia, załamania i dyspersji świała. 3. Zasada działania świałowodu, endoskopia. 4. Zasada działania refrakomeru. 5. Meody polaryzacji świała. 6. Dwójłomność opyczna. 7. Ciała opycznie czynne. 8. Prawo Malusa. 9. Izomeria opyczna. 10. Zasosowanie polarymerii w diagnosyce. 11. Meoda najmniejszych kwadraów wyznaczania równania prosej. 12. Sężenia: wagowo-wagowe, wagowo-objęościowe, molowe, normalne. Ćwiczenie nr 1.4. Wyznaczanie sężeń rozworów za pomocą spekrofoomeru absorpcyjnego. 1. Promieniowanie elekromagneyczne: a. widmo promieniowania elekromagneycznego, b. źródła promieniowania elekromagneycznego i sposoby emisji ego promieniowania w zależności od długości fali promieniowania. 2. Model Younga widzenia barwnego. 3. Mechanizm powsawania widm absorpcyjnych. 4. Prawo Bougera-Lambera. 5. Prawo Beera. 6. Prawo Bougera-Lambera-Beera. 7. Eksynkcja i ransmisja. 8. Meoda najmniejszych kwadraów wyznaczania równania prosej. 9. Model Bohra budowy aomu wodoru. 10. Budowa aomu swobodnego, aomu w cząseczce, aomu w ciele sałym. 11. Wpływ promieniowania IR, VIS i UV na organizm człowieka. 12. Mechanizm powsawania widm emisyjnych i absorpcyjnych. 13. Widma liniowe, pasmowe, ciągłe. 14. Zasosowania analizy widmowej. 15. Funkcja logarymiczna i wykładnicza. LITERATURA: Wybrane zagadnienia z biofizyki pod red. prof. S. Miękisza Biofizyka pod red. prof. F. Jaroszyka Elemeny fizyki, biofizyki i agrofizyki pod red. prof. S. Przesalskiego Podsawy biofizyki" pod red. prof. A. Pilawskiego 6

ĆWICZENIE NR 1.1 Wyznaczanie sężeń rozworów za pomocą refrakomeru i polarymeru a) Przygoowanie rozworów. przygoować rozwory cukru w wodzie o sężeniach (wagowo-wagowych) 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, po 50 gramów każdego z rozworów. grupę ćwiczeniową dzielimy na dwie podgrupy. Każda z podgrup przygoowuje rozwór sacharozy (50 gram) o sobie znanym sężeniu x 0. Tuaj wpisz warość x 0 swojej podgrupy, x 0 =...[%] b) Refrakomer pomiar współczynnika załamania świała przygoowanych rozworów cukru. Nanieść cienką warswę rozworu na szkiełko refrakomeru. Nasępnie za pomocą śruby obracającej pryzmay refrakomeru usawić ich położenie w en sposób, aby w polu widzenia rozgraniczenie pola jasnego i ciemnego wypadało na skrzyżowaniu nici pajęczych. Odczyujemy na skali warość współczynnika załamania świała w rozworze dla wszyskich przygoowanych rozworów i wody desylowanej, wyniki zapisujemy w abeli: Tabela 1. Wyniki pomiarów współczynnika załamania n świała dla różnych rozworów sacharozy Sężenie rozworu (%) 0 (woda desylowana) 5 10 15 20 25 30 Warość współczynnika załamania n Na wykresie poniżej nanieś warości pomiarowe i wykreśl zależność współczynnika załamania świała od sężenia rozworu. 7

Wykres 1. Zależność współczynnika załamania od sężenia rozworu sacharozy 1,4 1,39 1,38 1,37 1,36 1,35 1,34 1,33 0 5 10 15 20 25 30 sężenie % Dla orzymanych warości współczynnika załamania świała w zależności od sężenia rozworu znajdujemy, z wykorzysaniem programu kompuerowego, zależność liniową (równanie prosej i współczynnik korelacji). Tuaj wpisz wyniki obliczeń z programu Excel: orzymane równanie: y =... warość współczynnika korelacji R 2 =... Nasępnie dokonujemy pomiaru warości współczynnika załamania świała rozworu przygoowanego przez drugą podgrupę. Tuaj wpisz zmierzoną warość współczynnika załamania świała rozworu nieznanego n =... Tuaj wpisz obliczenia sężenie rozworu x przygoowanego przez drugą podgrupę: Tuaj wpisz obliczona warość sężenia x =...[%] + 8

c) Polarymer pomiar kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała. Napełniamy rozworem rurkę polarymeryczną badanym rozworem. Sprawdzamy zero polarymeru, j. znajdujemy punk na skali odpowiadający obrazowi o wszyskich elemenach w polu widzenia jednakowo zabarwionych odpowiada o położeniu skali w kórym warości 0 na obu skalach pokrywają się. Przy ym usawieniu płaszczyzny polaryzacji polaryzaora i analizaora pokrywają się. Umieszczamy rurkę polarymeryczną w ubusie polarymeru. Po włożeniu rurki z rozworem swierdzamy, że środkowa część pola widzenia zmieniła zabarwienie. Rozwór cukru zawary w rurce skręcił płaszczyznę polaryzacji świała o pewien ką i płaszczyzna a nie jes eraz równoległa do płaszczyzny polaryzacji analizaora. Szukamy nowego położenia na skali odpowiadającego obrazowi o wszyskich elemenach w polu widzenia jednakowo zabarwionych. Odczyujemy warość na skali, o jes właśnie ką skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Odczyujemy na skali warość kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała w rozworze dla wszyskich przygoowanych rozworów, wyniki zapisujemy w abel Tabela 2. Wyniki pomiarów kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji dla różnych rozworów sacharozy Sężenie rozworu (%) Warość kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji 0 (woda desylowana) 0 5 10 15 20 25 30 Na wykresie poniżej nanieś warości pomiarowe i wykreśl zależność kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała od sężenia rozworu. 9

40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Wykres 2. Zależność kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała od sężenia rozworu 0 5 10 15 20 25 30 sężenie % Dla orzymanych warości kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała w zależności od sężenia rozworu znajdujemy, wykorzysując program kompuerowy, zależność liniową (równanie prosej i współczynnik korelacji). Tuaj wpisz wyniki obliczeń z programu Excel: orzymane równanie: y =... warość współczynnika korelacji R 2 =... Nasępnie dokonujemy pomiaru warości kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała w rozworze przygoowanym przez drugą podgrupę. Tuaj wpisz zmierzoną warość kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji =... Korzysając z orzymanej zależności warości kąa skręcenia płaszczyzny polaryzacji świała od sężenia rozworu obliczamy sężenie rozworu x przygoowanego przez drugą podgrupę. Tuaj wpisz obliczenia sężenie rozworu x przygoowanego przez drugą podgrupę: Tuaj wpisz: obliczona warość sężenia x =...[%] Daa Imię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 10

ĆWICZENIE NR 1.4 Wyznaczanie sężeń rozworów za pomocą spekrofoomeru absorpcyjnego. a) Przygoowanie rozworów przygoować rozwory siarczanu miedzi w wodzie o sężeniach 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% i 10% po 10 ml każdego z rozworów. grupę ćwiczeniową dzielimy na dwie podgrupy. Każda z podgrup przygoowuje rozwór siarczanu miedzi w wodzie (10 ml) o sobie znanym sężeniu x 0. Tuaj wpisz warość x 0 swojej podgrupy, x 0 =...[%] Zbadać warości eksynkcji (absorbancji) świała w 10% rozworze siarczanu miedzi zmieniając długość fali co 10 nm w zakresie widzialnym fal elekromagneycznych. Wyniki przedsawić w posaci abeli Tabela 1. Warość warości eksynkcji (absorbancji) świała w 10% rozworze siarczanu miedzi w zależności od długości fali. λ[nm] 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 E λ[nm] 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 E λ[nm] 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 E Wykres 1. Zależność eksynkcji (absorbancji) świała w rozworze od długości fali. 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 długość fali [nm] Długość fali przy kórej eksynkcja (absorbancja) jes maksymalna (ale mniejsza niż zakres pomiarowy spekrofoomeru dla specola 1300 maksymalna warość mierzonej absorbancji = 3) max =...[nm] 11

Przy max dokonaj pomiaru eksynkcji (absorbancji) dla dziesięciu rozworów siarczanu miedzi o sężeniach od 1% do 10%. Wyniki przedsawić w posaci abeli. Zwróć uwagę na o by każdy pomiar odbywał się w ych samych warunkach, j. w ej samej wyarej do sucha kuwecie i przy ej samej długości fali. Tabela 2. Wyniki pomiarów eksynkcji (absorbancji) w rozworach siarczanu miedzi o różnych sężeniach. Nr sężenie rozworu c [%] warość E 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 Na wykresie poniżej nanieś warości pomiarowe i wykreśl zależność eksynkcji (absorbancji) od sężenia rozworu. Wykres 2. Zależność eksynkcji (absorbancji) od sężenia rozworu. 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 sężenie [%] Dla orzymanych warości eksynkcji (absorbancji) świała w zależności od sężenia rozworu znajdujemy, z wykorzysaniem programu kompuerowego, zależność liniową (równanie prosej i współczynnik korelacji). 12

Tuaj wpisz wyniki obliczeń z programu Excel: orzymane równanie: y =... warość współczynnika korelacji R 2 =... Nasępnie dokonujemy pomiaru warości eksynkcji (absorbancji) świała w rozworze przygoowanym przez drugą podgrupę. Tuaj wpisz zmierzoną warość eksynkcji (absorbancji) E =... Korzysając z orzymanej zależności warości eksynkcji (absorbancji) świała od sężenia rozworu obliczamy sężenie rozworu x przygoowanego przez drugą podgrupę. Tuaj wpisz obliczenia sężenie rozworu x przygoowanego przez drugą podgrupę. Tuaj wpisz: obliczona warość sężenia x =...[%] Daa Imię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 13

ZAGADNIENIA DO ĆWICZEŃ Z ELEKTROMEDYCYNY Ćwiczenie nr 2.1 Oscyloskop. 1. Elemeny elekrosayki: ładunek elekryczny, dipol elekryczny, pole elekryczne, ruch ładunku w polu elekrycznym, poencjał elekryczny, prąd (znać i rozumieć pojęcia), prawo Ohma, przewodniki I i II rodzaju, dielekryki i ich polaryzacja. 2. Luminescencja i jej rodzaje. 3. Budowa i zasada działania oscyloskopu. 4. Zjawiska wykorzysywane w oscyloskopie. Ćwiczenie nr 2.2 Biofizyka głosu ludzkiego. 1. Dźwięk jako fala mechaniczna: fale w ośrodkach sprężysych (rodzaje fal, mechanizm rozchodzenia się, własności, inerferencja fal, fala sojąca, dudnienia, rezonans) fale dźwiękowe, ulradźwięki, infradźwięki meody wywarzania i własności ych fal (odwrócone zjawisko piezoelekryczne, magneosrykcja); prędkość fali (prędkość fazowa i grupowa); drgania harmoniczne, składanie drgań harmonicznych równanie fali harmonicznej 2. Cechy dźwięku - fizyczne i psychologiczne oraz związki między nimi ampliuda drgań źródła dźwięku, naężenie, częsoliwość, widmo głośność, wysokość, barwa, jednoski pomiaru fizycznych cech dźwięk 3. Narząd mowy i mechanizm fonacji. LITERATURA: Wybrane zagadnienia z biofizyki pod red. prof. S. Miękisza Biofizyka pod red. prof. F. Jaroszyka Elemeny fizyki, biofizyki i agrofizyki pod red. prof. S. Przesalskiego Podsawy biofizyki" pod red. prof. A. Pilawskiego 14

ĆWICZENIE NR 2.1 OSCYLOSKOP Cele emau badawczego: Celem ćwiczenia jes zapoznanie się z oscyloskopem analogowym i cyfrowym oraz ich prakycznymi zasosowaniami. Rozwój wiedzy Powórzenie wiadomości podsawowych z zakresu elekrosayki: ładunek elekryczny, zasada zachowania ładunku, prawo Coulomba i warunki jego sosowalności, dipol elekryczny, pole elekryczne i jego własności, ruch ładunku w polu elekrycznym, poencjał elekryczny, prąd, prawo Ohma, przewodniki I i II rodzaju, dielekryki i ich polaryzacja, pojemność, kondensaor, budowa aomu. Samodzielne przygoowanie wiadomości na ema: luminescencja i jej rodzaje, budowa i zasada działania oscyloskopu, zjawiska wykorzysywane w oscyloskopie. Odczyywanie i inerpreowanie wykresów, schemaów, rysunków. Przypomnienie orów maemaycznych opisujących zjawiska fizyczne. Przeliczanie jednosek, operowanie ułamkami, szacowanie niepewności pomiarowych i ich analiza. Wykorzysanie poznanej wiedzy. Rozwój umiejęności Sosowanie ze zrozumieniem pojęć fizycznych. Umiejęność fachowego wysławiania się i wyrażania swoich opinii. Przeliczanie jednosek, rozwiązywanie równań, wyznaczanie niepewności pomiarowych. Przewarzanie danych pomiarowych, worzenie wykresów oraz inerpreowanie wyników. Rozwój umiejęności manualnych związanych z obsługa urządzeń elekrycznych. Planowanie i przeprowadzanie eksperymenów i doświadczeń. Gromadzenie i analizowanie, wraz z szacowaniem niepewności pomiarowych, danych pomiarowych. Prezenacja i przewarzanie danych pomiarowych przedsawionych w formie abeli lub i wykresów. Analiza i omówienie wyników pomiaru, formułowanie wniosków. Poprawny opis i wyjaśnianie zjawisk fizycznych. Rozwój posaw Umiejęność przekonywania innych do swoich racji, prowadzenia rzeczowej dyskusji. Współpracy w grupie. Weryfikacji zdobyej wiedzy i umiejęności. Kulura echniczna. Przesrzeganie przepisów BHP. Rozwiązywania problemów. Szacunku dla pracy własnej i innych Podejmowania decyzji i kompromisu 15

Część doświadczalna Niezbędne przyrządy i maeriały: oscyloskop, generaor badanych napięć Wykonanie ćwiczenia 1. Zapoznać się z obsługą oscyloskopu 1a. Wskaż pokręło zmiany podsawy czasu. Odczyaj usawienie pokręła podsawy czasu, podaj odczyaną warość... Jeżeli przy odczyanym usawieniu podsawy czasu okres badanego przebiegu zajmuje 3 kraki o znaczy że okres ego sygnału wynosi...s. Obliczenia: 1b. Wskaż pokręło mocnienia badanego sygnału. Odczyaj usawienie pokręła mocnienia, podaj odczyaną warość... Jeżeli przy odczyanym usawieniu pokręła mocnienia ampliuda sygnału wynosi 2,5 kraki, o znaczy że ampliuda badanego napięcia wynosi...v. Obliczenia: 2. Wykreślić obserwowane przebieg, podaj warości podsawy czasu, mocnienia. a. napięcie sinusoidalne napięcie/podziałkę czas/podziałkę 16

b. napięcie piłokszałne lub prosokąne napięcie/podziałkę czas/podziałkę 3. Wyznaczyć wielkości charakerysyczne obserwowanych i rysowanych przebiegów: częsoliwość f, okres drgań T, warość maksymalna U max,. Uzupełnij jednoski. Wykonaj prawidłowe działania (oraz działania na jednoskach) Napięcie T [ ] f [ ] U max [ ] Obliczenia: 17

4. Po podłączeniu do wejścia oscyloskopu napięcia sinusoidalnego z generaora, usawić podsawę czasu w oscyloskopie ak, aby na ekranie orzymać jeden całkowiy przebieg sinusoidalny. Nasępnie zwiększyć częsoliwość generaora ak, aby na ekranie orzymać dwa pełne przebiegi. Nasępnie zwiększyć częsoliwość generaora ak, aby orzymać na ekranie 3 pełne przebiegi id. Zesawić e pomiary w abelce: f 1 = Częsoliwość generaora Ilość okresów Różnica częsoliwości f n - f n-1 f 2 = f 3 = f 4 = f 5 = Wnioski z przeprowadzonej obserwacji na podsawie wyników z abeli: Daa Imię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 18

ĆWICZENIE NR 2.2 BIOFIZYKA GŁOSU LUDZKIEGO Cele emau badawczego: Celem ćwiczenia jes porównanie własności subiekywnych i obiekywnych dźwięku oraz przewarzanie drgań akusycznych na przebiegi elekryczne. Rozwój wiedzy Powórzenie wiadomości podsawowych z zakresu zjawisk falowych: drgania, fala mechaniczna, długość i prędkość fali, okres i częsość drgań, ampliuda. Dźwięk. Przewarzanie drgań akusycznych na elekryczne. Wykorzysanie poznanej wiedzy. Rozwój umiejęności Sosowanie pojęć i erminów fizycznych. Umiejęność fachowego wysławiania się. Planowanie i przeprowadzanie eksperymenów i doświadczeń. Gromadzenie i analizowanie, wraz z szacowaniem niepewności pomiarowych, danych pomiarowych. Przeliczanie jednosek. Opis fali mechanicznej wykorzysując akie pojęcia jak długość i prędkość fali, częsość i okres, ampliuda drgań. Rozwój posaw Umiejęność przekonywania innych do swoich racji, prowadzenia rzeczowej dyskusji. Współpraca w grupie. Weryfikacja zdobyej wiedzy i umiejęności. Szacunek do pracy innych. Kulura echnicznej. Przesrzeganie przepisów BHP. Część doświadczalna 1. Celem ćwiczenia jes usalenie przedziału częsoliwości słyszanych przez poszczególnych sudenów, oraz przedziału częsoliwości odbieranego przez słuchaczy za najgłośniejszy. Niezbędne przyrządy: macniacz sygnałów, głośnik. imię dolna granica słyszanych częsoliwości [Hz] górna granica słyszanych częsoliwości [Hz] Przy sałym naężeniu dźwięku zmieniaj powoli częsoliwość. Zauważ jak zmienia się wrażenie głośności Zapisz swoje obserwacje Najgłośniej słyszę dźwięki o częsoliwości od...hz do... Hz. 19

2. Celem ćwiczenia jes uwidocznienie na oscyloskopie zmian napięcia wywarzanych przez mikrofon, kóre odpowiadają zmianom ciśnienia przy fonacji poszczególnych głosek. Niezbędne przyrządy i maeriały: mikrofon, macniacz sygnałów, oscyloskop, kamerony, młoeczek do budzania kameronów. Wypowiadaj do mikrofonu dźwięki głoski obserwuj ich srukurę widmową na ekranie oscyloskopu. Obserwowany obraz na oscyloskopie przedsawia dla poszczególnych głosek (czy wyrazów) zmiany ampliudy w funkcji czasu. Narysuj srukurę widmową dwóch głosek. widmo głoski... widmo głoski... 20

3. Zaobserwuj srukurę widmową dźwięku kameronu, wyznacz częsoliwość kameronu. W nawiasy wpisz odpowiednie jednoski. podsawa czasu [ ] ilość kraek w okresie [ ] okres [ ] częsoliwość [ ] Obliczenia: Daa Imię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 21

ZAGADNIENIA DO ĆWICZEŃ Z PROMIENIOTWÓRCZOŚCI Ćwiczenie 3.1. Promieniowórczość. Podsawy dozymerii. 1. Aom i jego składniki. 2. Izoopy i radioizoopy - jak są wywarzane? 3. Przemiany jądrowe. 4. Prawo rozpadu promieniowórczego, posać analiyczna i graficzna (krzywa rozpadu). Sała rozpadu i czas połowicznego rozpadu. Efekywny czas połowicznego zaniku. 5. Akywność definicja i jednoski. 6. Rodzaje promieniowania jonizującego. 7. Podsawy dozymerii: ekspozycja (dawka ekspozycyjna), dawka zaabsorbowana, równoważnik dawki, dawka równoważna, dawka efekywna (skueczna). Dawka graniczna. Moc dawki. 8. Źródła narażenia na promieniowanie jonizujące. Ćwiczenie 3.2, 3.3. Oddziaływanie foonów i cząsek naładowanych z maerią. 1. Zjawisko fooelekryczne, efek Compona i kreacja par. 2. Prawo osłabienia. Krzywa osłabienia i grubość połowiąca. Liniowy i masowy współczynnik osłabienia. 3. LET - liniowe przekazywanie energii. Oddziaływanie cząsek z maerią. 4. Promieniowanie hamowania (Bremssrahlung). 5. Osłony przed promieniowaniem jonizującym: alfa, bea, gamma, X oraz neuronami. 6. Zasosowanie izoopów promieniowórczych w medycynie: - diagnosyka (badania czynnościowe, opograficzne, radioimmunologiczne), - erapia: - źródła zamknięe (eleradioerapia, brachyerapia, curieerapia) - źródła oware LITERATURA: Wybrane zagadnienia z biofizyki pod red. prof. S. Miękisza Biofizyka pod red. prof. F. Jaroszyka Elemeny fizyki, biofizyki i agrofizyki pod red. prof. S. Przesalskiego Podsawy biofizyki" pod red. prof. A. Pilawskiego 22

ĆWICZENIE NR 3.1 Promieniowórczość. Podsawy dozymerii 1. Zmierz ło nauralne w czasie 5 minu, oblicz szybkość zliczeń pochodzących od ła. N imp N =...imp, I... min 2. Dokonaj rzykronego pomiaru impulsów pochodzących od źródła orcowego w czasie = 1 minua i oblicz szybkość zliczeń bez ła oraz błąd szybkości zliczeń (wyniki pomiarów i wyniki obliczeń wpisz do abeli 1). Tabela 1 Ilość zliczeń N Warość średnia ilości zliczeń N I N II N N 3 III Szybkość zliczeń N I Szybkość zliczeń bez ła I - I Błąd szybkości zliczeń orca I I I II III [impulsy] [imp min -1 ] 3. Zmierz ilość impulsów pochodzących od źródeł o nieokreślonej akywności w czasie p =5 minu i oblicz szybkość zliczeń bez ła oraz błąd szybkości zliczeń. 4. Wyniki pomiarów i wyniki obliczeń wpisz do abeli 2. Tabela 2 Nr próbki Ilość zliczeń N p Szybkość zliczeń N p I p p Szybkość zliczeń bez ła I p - I [impulsy] [imp min -1 ] Błąd szybkości zliczeń Ip I p p 5. Oblicz akywność każdej próbki, błąd, z jakim zosała wyznaczona i błąd procenowy. Wyniki umieść w abeli 3. Ip I A p A I I Akywność orca wynosi A = 4000 Bq A = 120 Bq 23

Błąd oznaczenia akywności próbki liczymy za pomocą oru: A Ip I Ap p A 2 I I I I I I p I I A Tabela 3 Nr próbki Szybkość zliczeń bez ła I p - I Akywność próbki Ip I A p A I I Błąd akywności A p Błąd procenowy A p A p% 100% A p [imp min -1 ] [Bq] [%] 6. Oblicz liczbę aomów N cezu Cs-137 w próbce orcowej. A A N N 7. Oblicz masę cezu Cs-137 w próbce. Masę cezu Cs-137 w próbce wyznaczamy korzysając z zależności: gdzie: m = n N A n liczba moli N A = 6,02310 23 [mol -1 ] liczba Avogadro jes liczbą aomów w molu. Półokres rozpadu Cs 137 wynosi 30,07 la, a sała rozpadu = 7,17 10-10 s -1. Jeżeli w próbce jes N aomów cezu, ich masa wynosi: 8. Wyniki obliczeń wpisz do abeli 4. m Cs 137 N [g] N A Tabela 4 Nr próbki Akywność próbki [Bq] Liczba aomów (N) Cs 137 w próbce orzec Masa aomów Cs 137 w badanej próbce [g] 24

9. Oblicz wydajność pomiaru akywności. I % 100[%] =...[%] A Daa Imię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 25

ĆWICZENIE NR 3.2, 3.3 Oddziaływanie foonów i cząsek naładowanych z maerią. Wykonanie ćwiczenia część A 1. Włącz zesaw pomiarowy, sprawdź napięcie pracy licznika (pod konrolą asysena). 2. Zmierz ło w czasie 5 minu. Oblicz szybkość zliczeń impulsów pochodzących od ła. I N...[impulsów] N 5 impulsów...[ ] min 3. Umieść źródło promieniowania gamma w deekorze (zachowaj ę samą geomerię podczas wszyskich pomiarów). 4. Zmierz częsość zliczeń pochodzących od źródła nie przesłonięego w czasie 1 minuy (wykonaj rzy pomiary i oblicz średnią arymeyczną). Wyniki przedsaw w abeli 1. 5. Wyznacz ilość impulsów pochodzących od źródła przesłonięego, zwiększając liczbę krążków absorpcyjnych w kolejnych pomiarach. Każdy pomiar wykonaj rzykronie w czasie 1 minuy. Oblicz warości średnie częsości zliczeń i średnią częsość zliczeń bez ła. Oblicz procenowy spadek częsości zliczeń. Wyniki wpisz do abeli 1. Tabela 1 Grubość przesłony x [10-3 m] Częsość zliczeń I Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 I 1 I 2 I 3 Średnia częsość zliczeń I1 I2 I3 Iśr 3 Średnia częsość zliczeń bez ła I I śr I Procenowa zmiana częsości zliczeń 0 I% = I/I o 100% [impmin -1 ] % 6. Przedsaw graficznie krzywą osłabienia I(%) = f(x) i wyznacz z wykresu grubość połowiącą d 1/2. 7. Wykonaj en sam wykres w skali półlogarymicznej używając programu EXCEL. 26

1100 I[%] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 x [mm] d 1/ 2...[m] 8. Oblicz współczynniki osłabienia i m cynku, (gęsość cynku = 7,19. 10 3 kg m -3 ) ln 2 1...[m ] d 1/ 2 m m...[ ] kg 2 27

9. Wyznacz ilość impulsów pochodzących od źródła przesłonięego różnymi absorbenami. Każdy pomiar wykonaj rzykronie w czasie 1 minuy. Wyniki wpisz do abeli 2. Oblicz warości średnie częsości zliczeń i średnią częsość zliczeń bez ła. Tabela 2 Rodzaj absorbena Grubość przesłony x [10-3 m] Częsość zliczeń I Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 I 1 I 2 I 3 Średnia częsość zliczeń I1 I2 I3 Iśr 3 Średnia częsość zliczeń bez ła I I śr I aluminium [impmin -1 ] ołów cynk plexi 10. Oblicz współczynniki osłabienia zmierzonych absorbenów (liniowe i masowe) oraz grubości połowiące. Wyniki obliczeń zamieść w abeli 3. Tabela 3 absorben gęsość [kg m -3 ] I I śr I [impmin -1 ] [m -1 ] m [m 2 kg -1 ] d 1/2 [m] aluminium 2,7. 10 3 ołów 11,37. 10 3 cynk 7.19. 10 3 plexi 1,4. 10 3 28

Wykonanie ćwiczenia część B 1. Włącz zesaw pomiarowy w obecności asysena. 2. Zmierz ło nauralne w czasie 5 minu, oblicz szybkość zliczeń pochodzących od ła. N imp N =...imp, I... min 3. Wykonaj pomiary (czas pomiaru 1 minua) liczby zliczeń przy nie przesłonięym źródle oraz źródle przesłonięym przez różne absorbeny wyniki wpisz do abeli 1. Tabela1 Rodzaj absorbena Grubość przesłony Częsość zliczeń Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 I 1 I 2 I 3 Średnia częsość zliczeń I1 I2 I3 Iśr 3 Średnia częsość zliczeń bez ła I I śr I Brak przesłony Al Cu Celuloid [10-3 m] [impmin -1 ] 0 1. Oblicz warości współczynnika absorpcji dla odpowiednich absorbenów w/g orów: I ln współczynnik liniowy: 1 I m Wyniki obliczeń przedsaw w abeli 2. d 0 współczynnik masowy: m 2 m kg Tabela 2 Rodzaj absorbena Gęsość absorbena Aluminium 2,7 10 3 Miedź 9,96 10 3 Celuloid 1,4 10 3 Liniowy współczynnik absorpcji Masowy współczynnik absorpcji [kg/m 3 ] [m -1 ] [m 2 kg -1 ] 29

2. Na podsawie oru Price'a (3) oblicz energię promieniowania emiowanego przez użye źródło. E 22 1 μ mśr E 3 [m 2 kg -1 ] [cm 2 g -1 ] [MeV] 1, 33 mal mcu mcel m mśr Daa Imię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 30

Masa spoczynkowa elekronu 31 m e 9,1110 kg MeV 0,000549 u 0,51 2 c Jednoska masy aomowej 27 u 1,6610 kg MeV 931,5 2 c Ładunek elekronu 19 e 1,6 10 C Masa spoczynkowa proonu 27 m p 1,67 10 kg MeV 1,007276 u 938 c 2 Prędkość świała w próżni 8 m c 3 10 2 s Liczba Avogadro 23 1 N A 6,02 10 mol Masa spoczynkowa neuronu 27 m p 1,6810 kg MeV 1,008665 u 940 c 2 Sała Plancka 34 h 6,62 10 Js 31