Dawid Kucharski website

"Light is the left hand of darkness..."

Topics list (for polish students):

I. Podstawy teoretyczne biofizyki.
  1. Hierarchiczność budowy żywych organizmów.
    • różna struktura i poziom organizacji,
    • natura elektromagnetyczna oddziaływań,
    • minimum energii potencjalnej układu.
  2. Elementy fizyki kwantowej.
    • wyprowadzenie równania fali elektromagnetycznej z równań Maxwella,
    • zjawiska falowe i korpuskularne światła,
    • kwantowa natura promieniowania (promieniowanie termiczne - Prawo Plancka),
    • prawo Stefana-Boltzmana,
    • prawo przesunięć Wiena,
    • zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne,
    • doświadczenie Lebiediewa na ciśnienie światła,
    • zjawisko Comptona,
    • fale materii de' Broglia,
    • doświadczenie Davisona-Germera (dyfrakcja elektronów na kryształach Ni),
    • zasada nieoznaczoności Heisenberga dla położenia i pędu,
    • postulaty Bohra,
    • widma atomowe,
    • opis powłoki elektronowej za pomocą mechaniki kwantowej (interferencja fal materii (elektronów) na powłokach),
    • równanie Heisenberga - heurystyczna interpretacja, pojęcie funkcji falowej,
    • postulat (zakaz) Pauliego, liczby kwantowe,
    • jądro atomowe i rozpady promieniotwórcze (alpha, beta, gamma, wychwyt K),
    • detekcja promieniowania jonizującego (detektory).
  3. Cząsteczka
    • wiązania jonowe, kowalencyjne, koordynacyjne,
    • oddziaływanie Van der Waalsa,
    • widma molekularne - schemat (diagram) Jabłońskiego.
  4. Stany skupienia materii
    • statyka płynów (przypomnienie - praw Pascala, Archimedesa),
    • dynamika płynów (równanie ciągłości strumienia, równanie Bernouliego),
    • dynamika cieczy rzeczywistych (nie-newtonowskich) - lepkość, tarcie, liczba Reynoldsa,
    • gaz doskonały - przypomnienie wiadomości o przemianach gazowych,
    • ciepło a praca.
  5. Potencjał chemiczny
  6. Zjawiska transportu masy
    • dyfuzja,
    • dyfuzja prze błonę,
    • osmoza.
  7. Zasady termodynamiki w procesach biologicznych.
    • I,II i III Zasada termodynamiki w procesach biologicznych,
    • entropia organizmu żywego,
  8. Termodynamika nierównowagowa.
    • stan stacjonarny,
    • procesy sprzężone. Dysypacja energii,
    • przykłady procesów sprzężonych:
      • termodyfuzja,
      • efekt Dufoura,
      • filtracja,
      • ultrafiltracja,
    • transport ładunków elektrycznych,
      • potencjał elektrochemiczny,
      • potencjał elektrodowy,
      • ogniwo stężeniowe,
      • potencjał dyfuzyjny,
      • potencjał błonowy,
      • równowaga Donnana,
    • rozwój i ewolucja - wstęp.,
      • struktury dyssypatywne,
      • chaos w biofizyce.
II. Biofizyka układów biologicznych.
  1. Elementy biofizyki molekularnej.
    • białka,
    • kwasy nukleinowe,
    • lipidy,
    • fizyczne metody badania struktur makrocząsteczek,
      • rentgenografia,
      • spektroskopia,
        • molekularna (ogólna),
        • elektronowa (UV/VIS),
        • spektropolarymetria,
        • spektroskopia IR,
        • spektroskopia ramanowska.
  2. Biofizyka tkanek.
    • tkanka nerwowa,
      • potencjał spoczynkowy,
      • prądy jonowe,
      • mechanizm przewodzenia potencjału czynnościowego wzdłuż aksonu,
      • przetwarzanie informacji przez sieci neuronowe,
    • biofizyka tkanki mięśniowej,
      • mechanizm skurczu mięśni,
      • ślizgowa teoria skurczu,
      • właściwości mechaniczne mięśnia,
        • mięsień niepobudzony,
        • mięsień pobudzony,
        • bilans energetyczny,
    • biofizyka tkanki łącznej,
      • właściwości dielektryczne tkanki łącznej.
  3. Biofizyka narządów.
    • biofizyka zmysłu słuchu,
      • fale akustyczne,
      • propagacja dźwięku,
      • natężenie dźwięku,
      • fala na granicy ośrodków. Impedancja,
      • funkcjonowanie układu słuchowego,
        • wzmacniacz ślimakowy,
        • emisje otoakustyczne,
        • rozdzielczość czasowa słuchu,
      • aparaty słuchowe,
      • implanty,
    • biofizyka wzroku,
      • podstawowe pojęcia optyki falowej: soczewki grube, układ optyczny, konstrukcja obrazów,
      • zdolność skupiająca układu,
      • wady soczewkowe: aberracje (chromatyczna, sferyczna), astygmatyzm, koma, dystorsja,
      • układ optyczny oka,
      • przypadki refrakcji oka,
      • zdolność rozdzielcza oka,
      • energetyka procesu widzenia,
      • widzenie skotopowe (funkcja rodopsyny),
      • mechanizm widzenia barw - teorie poglądowe,
    • układ oddechowy,
      • praca mechaniczna płuc,
      • wymiana gazowa,
    • układ krążenia,
      • ciśnienie tętnicze,
      • zmienna geometria naczyń krwionośnych,
      • dynamika krwi,
      • fala tętna,
      • właściwości reologiczne krwi,
III. Wpływ czynników fizycznych na organizm człowieka.
  1. Wpływ fal mechanicznych
    • działanie destrukcyjne,
    • działanie nieniszczące (USG).
  2. Wpływ przyspieszeń na organizm.
  3. Wpływ pola elektrycznego.
    • przewodniki (metale) w organiźmie żywym,
    • półprzewodniki w organiźmie żywym,
    • izolatory (dielektryki) w organiźmie żywym,
  4. Wpływ pola magnetycznego.
    • paramagnetyki, diamagnetyki, ferromagnetyki - podatność magnetyczna.
  5. Wpływ promieniowania niejonizującego na organizm żywy.
  6. Wpływ promieniowania jonizującego na organizm żywy.


Bibliography:

[1] F. Jaroszyk, Biofizyka, PZWL Warszawa, 2008.
[2] R. Eisberg, R. Resnick, Fizyka kwantowa, PWN Warszawa, 1983.
[3]C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN Warszawa, 1970.
[4] H. Haken, H. Ch. Wolf, Atomy i kwanty, PWN Warszawa, 2002.
[5] W. Demtröder, Spektroskopia laserowa, PWN Warszawa, 1970.
[6] W. Krysicki, Ł. Włodarski, Analiza matematyczna w zadaniach Część I, II, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.