Способы измерения давления крови

Наиболее распространен метод изме­рения артериального давления по Н.Н.Короткову. Прослушивание звуков (тонов Короткова), сопровождающих турбулентное течение при прохождении крови по искусственно сжатой артерии, на­чальные со­ответствующие максимальному или систоли­че­ско­му, давлению (110-125 мм. рт. ст.), и конеч­ные, в момент их рез­кого ослабления, соответст­вующие минимальному или диастоли­ческому, давлению (60-80 мм. рт. ст.). Работа, совершаемая сердцем, в основном складывается из работы при сокращении желудочков, главным образом ле­вого (работа правого желудочка принимается равной 0.2—0.15 от ра­боты левого).

Энергия состоит из потенциальной энергии дав­ления, которое должно быть создано вначале для преодоления сопротивления движению крови по всей сосудистой системе и кинетиче­ской энергии для сообщения массе крови необ­ходимой скоро­сти дви­жения.

Эта энергия в соответствии с уравнением Бер­нулли для гори­зонтального расположения левой и правой части сердца может быть представлена формулой

Aлж =PVуд + (mυ²)/2 + PVуд + (pυ²Vуд)/2 = (P + (pυ²)/2)Vуд

где Р - среднее давление, под которым кровь вы­брасывается в аорту,

Р = 100 мм. рт. ст. = 10⁵ 100/760 Па = 1,310⁴Па

р = 1,0510³кг/м³ - плотность крови

υ_А - скорость крови в аорте, в состоянии покоя υ ~ 0,5 м/с.

V_Д - ударный объем крови в покое - 60 см³ = 6 * 10^-5 м³.

Тогда A_ж =(1.3*10⁴ + ((1.05*10³*0.25)/2)6*10^-5) ≈ 0.81 Дж

Учитывая работу правого желудочка, для сердца в целом по­лучим: А_ж = 1,2А_ж = 1,280,81 = 1Дж

Время сокращения желудочков примерно г_ж = 0,3 с. Тогда мощность, развиваемая сердцем при сокращении, будет N_c =A_c/t_ж = 1/0.3 ≈ 3.3Вт

Считая в среднем 60 сокращений сердца в 1 мин., получим, что за 1 мин. сердце совершает работу А_м = 60 Дж. За сутки А_с = 86400 Дж. При расчете работы сердца можно учитывать минутный объем

V_м = V_удn

В нашем примере V_м = 60 V_уд = 60 * 60 = 3600 мл/мин - 3,6 л/мин.

При физической нагрузке работа сердца увели­чивается более чем в 5 раз: V_m = 3,6 л/мин * 5 = 18 л/мин.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА. ФОТОМЕТРИЯ. ФОТОЭФФЕКТ

ОПТИКА (от греч. optike - наука о зрительных восприятиях), раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространение в различных средах и взаимодействие света c веществом.

Устрой­ства, с помощью которых преобразуются лучи, пред­ставляют собой оптическую систему. Источник лучей (собствен­ных или отраженных) называют предметом. Лучи, идущие от предмета к сис­теме, называют входящими, а после преобразова­ния в системе - выходящими.

Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.

Законы отражения

Среда, во всех точках которой скорость рас­пространения света одинакова, называ­ется оптически однородной средой. Границей двух сред называется поверхность, разделяю­щая две оптически неоднородные среды. Угол α между лучом падающим и перпендикуляром, восста­новленным к границе двух сред в точке падения, называется уг­лом падения. Угол β между лучом отраженным и перпендикуля­ром, вое-становленным к границе раздела двух сред в точке падения, на­зывается углом от­ражения.

I закон: Луч падающий, перпендикуляр, вос­становленный к границе раздела двух сред в точке падения, и луч отраженный лежат в одной плоскости.

II закон: Угол падения равен углу отражения: α = β

I закон: Луч падающий, перпендикуляр, вос­становленный к границе раздела двух сред в точке падения, и преломленный луч лежат в одной плоскости.

I I закон: Отношение синуса угла падения к синусу угла пре­ломления есть величина по­стоянная для данных двух сред и на­зыва­ется показателем преломления второй среды от­носитель­но первой:

sinα/sinγ = const = n₂₁

Линзы

Линзой называется прозрачное тело, ограни­ченное двумя сферическими поверхностями, и по показателю преломления от­личающееся от окружающей среды.

Принято считать, что в та­ких линзах преломление лучей происходит в од­ной плоскости (ПП), которая называется пре­ломляющей.

Прямая, проходящая через центры сфериче­ских поверхнос­тей, ограничивающих линзу, (SS') называется главной оптичес­кой осью.

Точка пересечения главной оптической оси с преломляющей плоскостью называется оп­тическим центром линзы (О). Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется оптической осью (АА). Лучи, па­раллельные главной оптической оси, после прелом­ления в линзе собираются в одной точке, называемой главным фокусом линзы (F). Точка пересечения оптической оси с фо­кальной плоскостью называется побочным фокусом (F').

Такие линзы называются собирающими. Парал­лельный пучок лучей после преломления в линзе может рассеиваться, тогда в од­ной точке, назы­ваемой мнимымфокусом, соберутся продолже­ния этих лучей. Такие линзы называ­ются рас­сеивающими.

Плоскость, перпендикулярная главной опти­ческой оси и проходящая через главный фокус линзы, называется фокальной плоскостью.

В собирающих линзах изображение зависит от положения предмета. Если предмет находится между оптическим центром линзы и главным фокусом, то изображение будет мнимым, пря­мым и увеличенным.

Если предмет находится между фокусом и двой­ным фоку­сом, изображение - действитель­ное, обратное, увеличенное.

Если предмет находится между двойным и трой­ным фокусом и далее, изображение - действи­тельное, обратное, уменьшенное.

Рассеивающие линзы всегда дают мнимое, пря­мое и умень­шенное изображение.

Расстояние от оптического центра линзы до главного фокуса называется фокусным рас­стоянием F. Величина, обратная фокус­ному рас­стоянию, называется оптической силой линзы:D =1/F

Измеряется оптическая сила линзы в диоптриях (дптр). Одна диоптрия - это оптическая сила такой линзы, фокус­ное расстояние которой равно 1 м. У собирающих линз она положи­тельна, у рассеивающих отри­цательна. На прак­тике, для определения фокусного расстояния и опти­ческой силы линзы используют формулу тонкой линзы: D = 1/F = 1/d +1/f ,

где d - расстояние от предмета до линзы, f - рас­стояние от лин­зы до изображения.

Изображения, полученные с помощью одной линзы, как пра­вило, отличаются от самого пред­мета. В этом случае говорят об искажении изо­бражения. Сферическая аберрация возни­кает потому, что края линзы от­клоняют лучи сильнее, чем центральная часть.

В ре­зультате, изображение светящейся точки на экране получается в виде расплывчатого пятна, а изображение протяженного предме­та становится не резким, размытым. Для устранения сфериче­ской аберрации используют центрированные оп­тические системы, со­стоящие из собирающих и рассеивающих линз. Центрированной назы­ва­ется система линз, имеющих общую главную оптическую ось.

Хроматическая аберрация обусловлена дис­персией света, так как линзу можно предста­вить в виде призмы. В этом случае фо­кусное расстоя­ние для лучей различной длины волны оказыва­ет­ся неодинаковым.

Поэтому при освещении предмета сложным, на­пример белым светом, точка на экране будет видна в виде окрашенного пятна, а изображение протяженного предмета будет также окрашен­ным и нерезким. Хроматическую аберрацию можно исключить, комбинируя собирающие и рассеивающие линзы, сделанные из стекол раз­личных сортов, обладающих раз­ными относи­тельными дисперсиями. Такие системы линз на­зыва­ются ахроматами. Причиной астигма­тизма является неодинаковое прелом­ление лу­чей в различных меридиональных плоскостях линзы. Различают два вида астигма­тизма. Пер­вый, так называемый, астигматизм на­клонных лучей, возникает в линзах, имеющих сфериче­скую фор­му поверхности, но лучи падают на линзу под значительным уг­лом к главной опти­ческой оси. В этом случае лучи во взаимно пер­пендикулярных плоскостях прелом­ляются не­одинаково и точка на экране будет видна как ли­ния, а у протяженно­го предмета искажается форма, например, квадрат будет виден как пря­моугольник.

Второй вид астигматизма, правильный, возни­кает при отклонении поверхности линзы от сфе­рической, когда по различным меридиональ­ным плоскостям неоди­наковый радиус кри­визны, т.е. форма поверхности в этой плоско­сти не является сферической. Астигматизм наклон­ных лучей устраняется поворотом линзы к изображаемому предмету. Правиль­ный астигма­тизм устраняется путем подбора радиусов кривизны и оптических сил преломляющих поверхностей. Это чаще всего цилиндрические линзы. Оптическую сис­тему, исправленную кро­ме сферической и хро­матической аберраций также и на астигма­тизм, называют анастигматом.

Оптическая система глаза

Глаз человека является своеобразным оптиче­ским прибором, занимающим в оптике особое место. Это объясняется, во-первых, тем, что мно­гие оптические инструменты рассчитаны на зри­тель­ное восприятие, во-вторых, глаз челове­ками животного), как усовершенствованная в процессе эволюции биологическая система, приносит не­которые идеи по конструированию и улучшению оптических систем. Глаз может быть представлен как центрированная оптическая система, образо­ванная роговицей (Р), жидкостью передней каме­рой (К) и хрусталиком (X), огра­ниченная спереди воздушной сре­дой, сзади - стекловидным телом. Главная оптическая ось (ОО) проходит через оп­тические центры рого­вицы и хруста­лика. Кроме того, различают еще зрительную ось глаза (30), кото­рая определяет направление наибольшей светочувствительности и проходит через центры хрусталика и желтого пятна (Ж). Угол меж­ду главной оптической и зрительной осями состав­ляет около 5'. Основное преломление света про­исходит на внешней границе роговицы, оптиче­ская сила которой равна приблизительно 40 дптр, хрусталика - около 20 дптр, а всего глаза - около 60 дптр. Приспособление глаза к четкому виде­нию различно удален­ных предметов называют аккомодацией. У взрослого здорового человека при приближении предмета к глазу до расстоя­ния 25 см аккомодация совершается без напряже­ния и благодаря привычке рассматривать пред­меты, находящиеся в руках, глаз чаще всего ак­комодирует именно на это расстояние, назы­вае­мое расстоянием наилучшего зрения. Для харак­теристики разрешающей способности глаза ис­поль­зуют наименьший угол зрения, при котором человеческий глаз еще различает две точки предмета. В медицине разрешающую способ­ность глаза оценивают ост­ротой зрения. За норму остроты зрения принимается единица, в этом случае наименьший угол зрения равен 1^'.