Physik für Mediziner (Fach) / Endspurt Physikum (Lektion)

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• Lichtbrechung n2>n1 dann ist das Medium 2 optisch dichter --> Strahl zum Lot hin gebrochen n2<n1 = vom Lot weg! n= Brechungsindex
• Sammellinsen Konvexe Linsen  Brennpunkt liegt hinter der Linse Bei Hyperopie eingesetzt
• Zerstreuungslinse konkave Linse  Fokus liegt vor der Linse bei Kurzsichtigkeit
• Brennweite Abstand zwischen Brennpunkt und Linse Brennweite = f f= 1/D
• Brechkraft Ist die reziproke Brennweite D= 1/f Einheit: Dioptrie (1/m) D= einer Sammellinse ist POSITIV D= einer Zerstreuungslinse ist NEGATIV
• Linsensysteme Stellt man Linsen hintereinander  addieren sich deren Brechkräfte Dges= D1+D2+...
• Abbildungsgleichung Zusammenhang zwischen Brennweite f und Gegenstandweite g und Bildweite b 1/g + 1/b = 1/f
• Akkomodationsbreite Fähigkeit des Auges sowohl im Nahpunkt als auch im Fernpunkt ein scharfes Bild zu erzeugen A= 1/Lnah - 1/Lfern    Einheit = dpt
• Absorption A = ε * c * d c= molare Konzentration d= Dicke der Küvette
• Extinktion Ist der logarrythimische Kehrwert der Absorption E = log (I0/I) = ε*c*d I0 ist die Anfangsintensität (Erinnerung: log 10= 1; Log 100= 2 etc....)
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• Nuklid Atomkern
• Atomkern Zusammensetzung Nukleonen + Protonen + Neutronen
• Massenzahl A Die Massenzahl A ist die Summe aus Protonenzahl Z (auch Kernladungszahl oder Ordnungszahl) und Neutronenzahl N A = Z + N AzX  Neutronenzahl= A - Z
• Isotope Sind Nuklide mit gleichem z (Kernladungszahl) aber mit verschiedenem N (Neutronenzahl) Zwei zueinander isotope Nuklide: - haben die selbe Protonenzahl Z - eine UNTERSCHIEDLICHE Neutronenzahl N instabile Isotope = Radionuklide
• Bsp.: Wieviele Neutronen enthält 3517Cl? 3517Cl? --> Massenzahl: 35; Protonenzahl 17; 35-17= 18 Neutronen
• Radioaktiver Zerfall - alpha-, beta-minus-, beta-plus-Teilchen; - gamma-Strahlen - Neutrinos α-Teilchen: Helium-Kerne 42He2+ β- Teilchen: Elektronen β+-Teilchen: Positronen (Antiteilchen der Elektronen)  - Positronen haben die gleiche Masse wie Elektronen jedoch umgedrehte Vorzeichen γ-Strahlen: Photonenstrahlung, Hochenergetische Elektromagnetische Wellen - werden nicht von magnetischen Feldern abgelenkt Neutrinos: neutrale Teilchen unbekannter Masse  die sowohl bei Emission von β+ und β- Teilchen auftreten!
• Alpha-Zerfall AzX --> A-4z-2 Y + 42He2+
• gamma-Zerfall Nach α- oder β- Emission bleibt der Kern sehr kurz in einem angeregten Zustand AZX* Der angeregte Kern zerfällt in einen energieärmeren Zustand --> Grundzustand unter Emission von energiereichen elektromagnetischen Wellen = γ-Quanten = Kernladungs- und Massenahl ändern sich dabei nicht
• Biologische Halbwertszeit Durch Ausscheidung ist die effektive HWZ im Körper oft anders! Biologische HWZ und physikalische HWZ setzen sich reziprok zu einer effektiven HWZ zusammen 1/teff = (1/tb½)+ (1/tp½) b= biologisch; p= physikalisch teff = ((tb½)+ (tp½))/ (tb½)+ (tp½)
• Effektive Halbwertszeit teff = ((tb½)+ (tp½))/ ((tb½)+ (tp½))
• Aktivität Zahl der Zerfälle N(t) pro Zeitintervall t - am besten: Anzahl der Zerfälle pro Sekunde A(t) = (dN(t)/dt) = λ N0 e-λ t = A0 * e-λ t Die Aktivität ist proportional zur Zerfallskonstante λ Einheit der Aktivität A= Ereignis/s = Becquerel (Bq) 1 Bq = 1 Zefall in der Sekunde
• PET = Positronenemissionstomograpfie Wichtige Fakts: - 18F wird durch Beschuss von 18O mit Protonen erzeugt - der Sauerstoff nimmt dabei ein Proton auf und gibt ein Neutron ab --> Wird dabei zu F - 18F zerfällt unter Emission von β+- Teilchen wieder in 18O - sobald die hochenergischen Positronen in Materie durch Stöße abgebremst sind und dann auf β- Teilchen treffen ZERSTRAHLEN beide Teilchen (Paarvernichtung) unter Emission von   2 γ-Quanten
• Bremsstrahlung - Art der Röntgenstrahlung - Elektronen werden im elektrischen Feld abgebremst - Elektronen verlieren dabei Strahlungsenergie unter Emission von Photonen Anregungsspannung: max. Strahlungsenergie die durch ein Elektron bei Emission eines einzigen Photon abgegeben werden kann Emax = e*U = h*fmax --> fmax= (e*u)/h fmax=  ist die Frequenz des Photons h= ist das Planck´sche Wirkungsquantum e= Elementarladung
• Grenzwellenlänge aus der Anodenspannung berechnen λmin = (h*c) / (e*U)
• Dosis D= absorbierte Energie / Masse = E/m Einheit: Joul/kg = Gray
• Dosisleistung Dosis pro Zeit
• Äquivalentdosis H=D/Q Q= Qualitätsfaktor Einheit: Sievert = J/kg
• quadratisches Abstandsgesetz Intensität I einer Strahlung nimmt umgekehrt proportinal zum Quadrat des Abstands von der Quelle ab I= C/r2; C= constant
• Berechnung der Schwächung von Strahlung I = I0 × e-μd I= Strahlungsintensität I0= die Strahlungsintensität vor Wechselwirkung mit der Materie μ =  Absorptionskoeffizient d= Schichtdicke
• Schall Laufzeitunterschied berechnen Strecke/Geschwindigkeit = Zeit  t = s/v
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• Beschleunigungsarbeit W=m×s×a = W=F×s
• Zentripedalbeschleunigung Produkt der quadrierten Winkelgeschwindigkeit und dem Radius der Kreisbewegung
• Mittlere mechanische Leistung errechnen Bsp.: Sprinter mit Körpermasse von 80 kg in einer Zeit von 4,0s von 0-10 m/s beschleunigt 1. Formel: Berechnung der Beschleunigungsarbeit (=Bewegungsenergie) Ekin=1/2 * m * v2 (=1/2*80kg*(10m/s)2) = 4000J 2.Formel: Leistung des Sprinter: verrichtete Arbeit (W) pro Zeit (t) P= W/Δt  =4000J/4s= 1000W = 1,0kW

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