Biofizyka widzenia
Natężenie odpowiada kwadratowi amplitudy fali
Światło spójne (koherentne, laserowe)
Oko ludzkie nie rozróżnia: polaryzacji i fazy
Prawo Snellisua (Snella)
Soczewki:
skupiające (ognisko rzeczywiste)
Rozpraszające (ognisko pozorne)
Refrakcja - odwrotność odległości punktu dalekiego
R=1/XD
Dioptria - jednostka zdolności zbierającej soczewek i układów optycznych zwana także mocą zbierającą lub mocą soczewki. Liczbowo jest to odwrotność ogniskowej soczewki wyrażonej w metrach. Przykładowo, soczewka o ogniskowej 1 metra będzie miała moc jednej dioptrii (1D), a soczewka o ogniskowej 0.5 metra moc dwóch dioptrii (2D).
D=1/m
Dodatnie liczby określają soczewki skupiające, a ujemne - soczewki rozpraszające. Najczęściej używana jest w okulistyce do określenia zdolności zbierającej soczewek w okularach.
Zakres akomodacji
Wady wzroku i układów optycznych:
Krótkowzroczność;
Nadwzroczność;
Starczowzroczność;
Astygmatyzm;
Aberracja chromatyczna;
Aberracja sferyczna
Dystorsja
Pręciki - ilość: 120 mln - B&W
Czopki - ilość: 6 mln - kolory (niebieski 4%, zielony 32%, czerwony 64%)
Efekt Purkiniego
Biofizyka słuchu
Wzmocnienie mechaniczne uchu - 3x
Ton - dźwięk o jednej częstotliwości
Barwa dźwięku - zależy od wielu częstotliwości
Fale:
Podłużne;
Poprzeczne;
Na wodzie
Długość fali λ = V*T = V/f
Gdzie:
V - prędkość rozchodzenia się fali
T - okres
f - częstotliwość fali = 1/T
Długość fali dźwiękowej w powietrzu przy 20°C:
Fale akustyczne to fale mechaniczne podłużne!
Natężenie dźwięku maleje z kwadratem odległości od źródła dźwięku
Fale dźwiękowe charakteryzują:
Najlepiej słyszymy dźwięki o częstotliwościach od 1000-5000Hz. Jest to maksymalna czułość ludzkiego ucha.
Ucho zewnętrzne wzmacnia dźwięk o około 5-6 dB.
Natężenie dźwięku - ilość energii przenoszona przez falę akustyczną w ciągu 1 sekundy przez jednostkowe pole powierzchni.
I= E/St = P/S
Gdzie:
I - natężenie dźwięku [W/m2]
E - energia [J]
S - powierzchnia
t - czas
P - moc fali = E/t
I0= 10-10 μW/cm2
I0= 1*10-12 W/m2
I0 - próg słyszalności przy 1000 Hz
Ze względu na sposób reagowania ucha ludzkiego na bodźce akustyczne (prawo Webera-Fechnera) poziom natężenia dźwięku wyraża się logarytmem stosunku natężenia:
i = 10 log I/I0
Tak więc natężenie odniesienia I0 oznacza p.n.dź. równy 0 dB, największy słyszalny p.n.dź. wynosi ok. 130 dB.
i = 20 log P/P0
P0 = 20,4 Pa @ 200C
Jednostką natężenia dźwięku jest BEL
1B = 10 μW/cm2
Dźwięk o natężeniu 10-krotnie większym od progu słyszalności jest określany jako dźwięk o natężeniu 10 dB (1*10-11 W/m2)
Dźwięk o natężeniu 100-krotnie większym od progu słyszalności
to 20 dB (1*10-10 W/m2)
140 dB - przerwanie błony bębenkowej
Próg bólu - przy 1000 Hz =103 μW/cm2 czyli 130 dB (130 fonów)
Klasyfikacja zaburzeń słuchu:
Lokalizacja patologii:
Niedosłuch przewodzeniowy
Niedosłuch odbiorczy (ślimakowy lub pozaślimakowy)
Niedosłuch mieszany
Niedosłuch centralny
Stopień utraty słuchu
Lekki (21-40 dB)
Średni (41-70 dB)
Znaczy (71-90 dB)
Głęboki (>90 dB)
Metody badań słuchu:
Metody psychoakustyczne:
Behawioralne
Audiometryczne
Audiometria tonalna
Audiometria słowna
Metody obiektywne:
Audiometria impedancyjna
Otoemisja akustyczna
Audiometria elektrofizjologiczna
Układ krążenia
Prawo Bernouliego
P + pgh + pV2/2 = const
Gdzie:
P- ciśnienie płynu
P=F/S - [Pascal] = Newton/m2
P=P0+P*h
Przepływ laminarny
Przepływ = objętość / czas
gdzie:
A - przekrój
l - długość
Q = V * A (prędkość x przekrój)
Prawo Hagena-Poiseuille'a - prawo fizyczne opisujące zależność między strumieniem objętości cieczy a jej lepkością (która wynika z tarcia wewnętrznego), gradientem ciśnień (który jest bodźcem termodynamicznym powodującym przepływ płynu), a także wielkościami opisującymi wielkość naczynia (długość, promień przekroju poprzecznego).
Opór naczynia maleje wraz ze wzrostem promienia naczynia do 4 potęgi.
Lepkość lub płynność
Krew
70% w sercu i w żyłach
10% w tętnicach
20% we włośniczkach
Ultrasonografia
Zjawiska odbicia i rozproszenia
Częstotliwości wykorzystywane w USG: 2,5 - 50 Mhz
Impedancja akustyczna: Z=V*P
Piezoelektryczny kryształ pod wpływem pola magnetycznego drga
Tłumienie sygnału wynosi: około 3dB/cm
Przeszkodą nie do pokonania dla ultradźwięków jest powietrze
Współczynnik tłumienia:
Najmniejszy dla krwi
Pośredni dla tłuszczy
Najwyższy dla mięśni
Współczynnik tłumienia zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości
Fale ultradźwiękowe ulegają tłumieniu, rozproszeniu i odbiciu.
Częstotliwość określa głębokość wnikania
1 Mhz - 5-7 cm
3 Mhz - penetracja 2 do 3 cm (większe nagrzewanie tkanek niż przy 1 Mhz)
Większa średnica (głowicy ?) i częstotliwość to bardziej zogniskowana wiązka
Prezentacja A (amplitude) - używana np. w okulistyce
Prezentacja B (brightness) - najbardziej rozpowszechniona (jasny kolor na ekranie to największe odbicie)
Prezentacja M - (movement) - badanie dopplera
Do badania narządów położonych powierzchownie - używa się większej częstotliwości fali
(doppler)
Zjawisko kawitacji
Zjawisko przepływu
7