Medizinische Biophysik I.

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1 P H Y S I K Physik in de Medizin Medizinische Biophysik I. D. Feenc Tölgyesi feenc.tolgyesi@eok.sote.hu Institut fü Biophysik und Stahlenbiologie 0 Diagnostik Röntgendiagnostik Sonogaphie Optische Tomogaphie MRI KG ndosko Theapie Gamma-Messe Phototheapie Lasechiugie Defibillato Nieensteinzetümm Medizinische Foschung Röntgendiffaktion Optische Spektoskopie Mikoskopie Massenspektometie Lebenspozesse Diffusion Stömungen Hebelfunktion Wämestahlung elektische Stöme... 1 Physik in dem medizinischen Cuiculum Thematik de Volesungen Physiologie Chemie Biochemie Molekulabiologie Radiologie 6. Woche: 1. DMO Biostatistik Chiugie Abweichung fü Zahnmedizine: Othopädie Kiefeothopädie usw

2 Paktika 11. Woche:. DMO Potokolle! Abweichung fü Zahnmedizine: 5 6 Studienegel Hilfsmittel: Paktikum fü Biophysik (Institut fü Biophysik und Stahlenbiologie, Budapest) ehältlich im Institut beim esten Unteicht Biophysik fü Medizine, Medicina Velag, Budapest Studienwettbeweb: Anfang Mai (genaue Temin, Voaussetzungen, usw. weden zu einem späteen Zeitpunkt veöffentlicht) Webseite: 7 Demos und Konsultationen inheitliche Stuktu: 10 Single-Choice-Testfagen (jeweils fü 4 Punkte/falsche Antwot -1 Punkt) Rechenaufgaben (jeweils fü 0 Punkte) 1 Abbildung (fü 0 Punkte) ode +5 Single-Choice-Testfagen Bestanden: 50% bei den Testfagen und 50% bei den Rechenaufgaben+Abbildung 1. Demo beim Paktikum in de 6. Unteichtswoche 1. Wiedeholung 30. Oktobe 18:00-18:40 Szent-Gyögyi Hösaal. Wiedeholung 11. Dezembe 18:00-18:40 Békésy Hösaal. Demo beim Paktikum in de 11. Unteichtswoche 1. Wiedeholung 04. Dezembe 18:30-19:10 Békésy Hösaal. Wiedeholung 11. Dezembe 18:00-18:40 Békésy Hösaal s. Pobedemo unte Dokumenten auf de Webseite Die gleiche Stuktu beim dem Votest zum Kolloquium. Konsultation 5. Unteichtswoche 09. Oktobe (Mittwoch) 18:00-19:15 Szent-Gyögyi Hösaal Konsultation 10. Unteichtswoche 13. Novembe (Mittwoch) 18:00-19:15 Szent-Gyögyi Hösaal 8

3 Püfung - Kolloquium Votest 15 Single-Choice-Testfagen (jeweils fü 4 Punkte/falsche Antwot -1 Punkt) Rechenaufgaben (jeweils fü 0 Punkte) Befeiung möglich, falls die Paktikumsnote mindestens 4 ist Alle Potokolle auf die Püfung mitbingen! Kuz übe die natuwissenschaftliche Denkweise Bestanden: 50% bei den Testfagen und 50% bei den Rechenaufgaben + Mündliche Püfung Themen aus dem Themenkatalog 1 Paktikumsthema mit Datenauswetung (s. Potokolle) Konsultationen in de letzten Woche!!!! Voaussichtlich jeden Tag Folgen Sie den Nachichten auf de Webseite! Voaussetzungen de Anekennung von Scheinen von füheen Studien: Ausfühliche Thematik 75%-ige Übelappung de Thematiken Benotete Püfungsscheine 9 Beobachtung, xpeiment, Messung 10 Physikalische Göße = ZahlenwetMaßeinheit Zusammenhänge, Gesetze Fomel Diagamm Gundgößen und -einheiten Abgeleitete Gößen und inheiten s v t l T l Beobachtung, xpeiment, Messung Anwendungen! Zusammenhänge, Gesetze

4 Atomae Aufbau de Mateie o Demokitos 5.Jht v.ch. o Daltonsches Gesetz 1803 o Modene Mikoskope: Medizinische Biophysik 1. Stuktu de Mateie Atomae, molekulae Wechselwikungen Aggegatzustände Gaphit Si Kistall mit Defekten Was hält die Atome zusammen? Waum ist eine Stuktu stabil? ntstehung von stabilen Stuktuen - allgemeine Pinzipien UNORDNUNG s entstehen keine stabile Stuktuen, fühe entstandene Stuktuen lösen sich auf. WCHSLWIRKUNGN abstoßend BWGUNGN anziehend ORDNUNG Stabile Stuktuen entstehen und weden ehalten. I. Atomae, molekulae Wechselwikungen 1. Im Allgemeinen übe Wechselwikungen a) Kaft, die newtonschen Gesetze und Beispiele fü Kaftgesetze b) Abeit und negie c) negieehaltung d) Leistung e) Duck f) lektische Wechselwikung Coulomb-Gesetz. lektische Wechselwikung a) Coulomb-Gesetz: el q q F k F q F q 1 1 F + + Abstoß Anziehung

5 Gebundene Zustände b) elektische potenzielle negie ( pot ) Wie goß ist die Abeit bei de ntfenung de negativen Ladung? Positive Ladung ist fixiet. + F F el W F Δ negie(): die im System gespeichete Abeit Abeit(W): + W F s F Δ Welche Kaft? F el Integation!! W + 3. Aufbau des Atoms a) Bauelemente und ihe Wechselwikungen Z lektonen, ihe Gesamtladung ist Ze elekt. Ladung des Kenes: Ze, (Z ist die Odnungszahl (Kenladungszahl)) Anziehung Beechnen wi die Abeit, wenn man die negative Ladung bis zum Unendlichen entfent. Da hie F nicht konstant ist: q1q 1 1 W Fd Feld k d kq1q kq1q pot Definition de elektische potenziellen negie ( pot ): pot W 1 q1q k + + Abstoß kin 1 mv Bewegungen pot kin anziehende Wechselwikung = elektische Ww. q1 q pot k gesamt q1 q pot k Anziehung + 17 gesamt gesamt pot pot kin kin 0 0 gebundenes lekton feies lekton 18 b) negiezustände Spezielle igenschaft de Mikowelt: diskete negiezustände Feie Zustände Zum Beispiel: H-Atom Schalen Nebenquantenzahl (l) l = 0 1 s p Unteschalen s shap; p pincipal; d diffuse; f fundamental d Hauptquantenzahl (n) f Statt Bahnen ehe lektonenwolken veschiedene Fomen 3 Weitee Pinzipien bei de Besetzung de negiezuständen (Schalen, Unteschalen): negieminimum 19 Pauli-Pinzip 0 5

6 negie negie Z.B. 11 Na Z.B. 17 Cl lektonegativitität - Pauling-Skala: 1s s p 6 3s 1 Ionisationsenegie (I): Zu ntfenung des äußesten lektons benötigte negie (ev/atom; kj/mol) 1s s p 6 3s 3p 5 lektonaffinität (A): Bei de Aufnahme eines lektons feigesetzte negie (ev/atom; kj/mol) lektonegativität = I A Bindungstypen 1 4. Atomae, molekulae Wechselwikungen a) negiekuve Abstoß zw. den Kenen, Pauli-Pinzip c) Pimäe Bindungen Ionenbindung Kovalente Bindung Metallbindung kj/mol Bindung Bindungslänge ( 0 ) 0,1 nm Bindungsenegie ( 0 ) 0,-1000 kj/mol gemeinsame lektonenbahnen elektische Anziehung (Ion-Ion, Ion-Dipol, Dipol-Dipol) lektonegativität 3 4 6

7 d) Sekundäe Bindungen van de Waals (Dipol-Dipol) Oientieung Induktion Dispesion H-Bückenbindung 0,-50 kj/mol Bindungsstäke Bindungstyp Mateial Bindungsenegie (kj/mol) schwach (sekundä) stak (pimä) van de Waals Neon (Ne) 0,6 Agon (A) 7,7 H-Bindung Wasse (H O) 3 Metallbindung Quecksilbe (Hg) 68 Aluminium (Al) 34 Wolfam (W) 849 Ionenbindung NaCl 640 MgO 1000 kovalente Bindung Silizium (Si) 450 Kohlenstoff (C, Diamant) 6 Pimäe und sekundäe Bindungen e) negiezustände in Molekülen Molekül lekton Moleküle Aggegatzustände (flüssige und feste Köpe) Vibation Rotation II. Aggegatzustände 1. Allgemeine Bescheibung Fest Flüssig Gasfömig igenvolumen igenfom T 1 ev 0,1 ev 0,01 ev Z. B. Vibationen alle negiefomen sind quantiet lektonenniveaus Vibationsniveaus (Rotationsniveaus sind nicht gezeigt.) 7 8 7

8 Zahl de Bauelemente (Atome ode Moleküle) im Köpe (N) m kg Dichte (): ρ 3 V m Tempeatuabhängigkeit de Dichte - (T) : Stoffmenge (n ) in Mol: 1 mol enthält 6, Bauelemente Avogado-Konstante (N A ): N A = 6, /mol Masse (m) m = ν M Molae Masse (M): die Masse von einem Mol ν = N N A Stoff (g/cm 3 ) Wasse 1 Fettgewebe 0,9 Blut 1,05 Knochen 1,8 Köpegewebe 1,04 (Mittelwet) Volumen (V) 9 30 Anziehende Wechselwikungen Abstoßende Wechselwikungen + Bewegungen T(K) = t( C) + 73 T Hausaufgaben: Neue Aufgabensammlung von 1.1 bis 1.9 von1.16 bis 1.3 von 1.6 bis