THEMENKATALOG zum KOLLOQUIUM

Fakultät für Humanmedizin Lehrfach "Medizinische Biophysik" Studienjahr 2015/16 1. Semester
THEMENKATALOG zum KOLLOQUIUM
Vorlesungsstoff:
Struktur der Materie
 Atome, Moleküle und ihre Wechselwirkungen
 Allgemein über Wechselwirkungen (Beispiele, Größen), Elektrische Wechselwirkung (Coulomb-Gesetz, elektrische
potenzielle Energie)
 Atom (Bauelemente und ihre Wechselwirkungen, Energiezustände, Elektronegativität)
 Atomare, molekulare Wechselwirkungen (Energiekurve, primäre und sekundäre Bindungen), Energiezustände in
Molekülen
 Aggregatzustände
 Allgemeine Beschreibung (Eigenschaften der Aggregatzustände, grundlegende Größen)
 Gasförmiger Zustand (makro- und mikroskopische Beschreibung, kinetische Deutung der Temperatur, MaxwellBoltzmann-Verteilung, barometrische Höhenformel, Boltzmann-Verteilung)
 Flüssiger Zustand (makro- und mikroskopische Beschreibung, Oberflächenspannung, Wasser)
 Fester Zustand – Kristalle (makro- und mikroskopische Beschreibung, Kristalltypen, Apatit, Gitterfehler)
 Elektronenstruktur von Kristallen - Bändermodell (Leiter, Isolator, Eigenhalbleiter und dotierte Halbleiter)
 Fester Zustand – amorphe Stoffe (makro- und mikroskopische Beschreibung)
 Flüssigkristalle (makro- und mikroskopische Beschreibung, Anwendungen – Plattentermographie und LCD, lyotrope
Flüssigkristalle)
 Phase, Phasendiagramm, Phasenübergänge
 Eigenschaften der Materialien
 Thermische Eigenschaften (Erwärmung, Wärmeleitung, Wärmeausdehnung)
 Elektrische Eigenschaften (spezifischer Widerstand, elektrische Leitfähigkeit, Leiter/Halbleiter/Isolator)
 Mechanische Eigenschaften (Deformationstypen, Belastungsdiagramm, Dehnung, hooksches Gesetz, Steifigkeit,
Festigkeit, Zähigkeit)
 Materialfamilien
 Metalle, Keramiken, Polymere, Verbundwerkstoffe: Definitionen, typische Bindungen,Strukturen, Eigenschaften und
Anwendungsbeispiele
Licht in der Medizin
 Geometrische Optik
 Reflexion (Reflexionsgesetz, Abbildung durch Reflexion)
 Brechung (Brechzahl, Brechungsgesetz, Grenzwinkel, Totalreflexion, Endoskopie, Dispersion)
 Sphärische Grenzfläche (Brechung, Brechkraft, optische Abbildung, Abbildungsgesetz)
 Linsen (Brechkraft, Linsenfehler, Abbildung, Linsengleichung, Vergrößerung)
 Mikroskop (Aufbau, Bildentstehung, Vergrößerung)
 Wellenoptik
 Licht als Welle (Beugung an einem Gitter, Wellenlängenbereiche, elektromagnetische Welle, Konsequenzen –
Auflösung der optischen Geräte)
 Teilchencharakter des Lichtes
 lichtelektrischer Effekt, Photon, Photonenenergie, Anwendung als Lichtdetektor
 Energietransport im Licht
 Größen zur Beschreibung des Energietransports (Strahlungsleistung, spezifische Ausstrahlung, Intensität,
Bestrahlungsstärke); Zusammenhänge mit der Geometrie des bestrahlten Körpers, bzw. der Lichtquelle
 Lichtemission
 Emissionsspektrometrie: Spektren, Aufbau eines Emissionsspektrometers, Lichtdetektoren (SEV, Photodiode)
technische Probleme (Transmissionskurve des Monochromators, Dunkelstrom, Effizienkurve des Detektors)
 Temperaturstrahlung: qualitative Beschreibung, Größen, Spektrum, Gesetze (kirchhoffsches Gesetz, wiensches
Verschiebungsgesetz, Stefan-Boltzmann-Gesetz), Anwendungen (IR-Therapie, IR-Diagnostik, Wärmehaushalt)
 Lumineszenz: qualitative Beschreibung, Lumineszenzarten, Mechanismus der Lumineszenz bei Atomen und
Molekülen, Gesetze (Stokes-Verschiebung, exponentielles Abklingen), Anwendungen (Spektroskopie, Mikroskopie,
Sensoren, Lampen, Strahlungsdetektoren)
 Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie
 Reflexion: Reflexionsgesetz, diffuse Reflexion, Reflexionskoeffizient, Reflexionsspektrum
 Streuung: Streuungskoeffizient, elastische Streuungen (Rayleigh- und Mie-Streuung), dynamische
Lichtstreuungsmessung, unelastische (Raman-) Streuung
 Absorption: Absorptionskoeffizient, Absorptionsspektrum, Mechanismus der Absorption
 Absorption: Absorptionsgesetz, Absorbanz, Absorptionsspektrum, Schwächungsgesetz, Extinktion, Anwendungen
(Absorptionsspektrometrie, Aufbau eines Spektrophotometers, Lambert-Beer-Gesetz, Pulsoxymetrie)
 Transmission: Transmissionskoeffizient, Transmissionsspektrum, zahnmedizinische Anwendung
 Wechselwirkungen bezüglich der Polarisation: lineare Polarisation, Polarisator, optische Aktivität, Drehung der
Polarisationsebene durch geordnete Strukturen, Spannungsoptik
 Biologische Wirkungen des Lichtes: Beispiele, molekularer Mechanismus, bestimmende Faktoren, das Ozon-Problem
DEthemenkatalog15_Human
15.12.02
Fakultät für Humanmedizin Lehrfach "Medizinische Biophysik" Studienjahr 2015/16 1. Semester
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Laser
 Entstehung (induzierte Emission, Populationsumkehr, Laserniveau), Aufbau und Funktion des Rubinlasers (Pumpen,
Rückkopplung, Resonator, stehende Wellen), Eigenschaften des Laserlichtes, Lasertypen, Anwendungen
Das Auge und das Sehen
 Entwicklung des Sehorgans, Aufbau des menschlichen Auges
 Optik des Auges: Brechkraft, Akkomodation, Akkomodationsbreite, Augenfehler (Myopie, Hyperopie, Presbyopie,
sphärische und chromatische Aberration) Bildentstehung, reduziertes Auge, räumliche Auflösung (Sehwinkelgrenze,
Sehschärfe, physikalische, biologische Erklärung)
 Wechselwirkungen des Lichts bis zum Augenfundus: Adaptation, Reflexionen, Streuung (Augenlinse –Graustar),
Absorption in den Rezeptorzellen der Netzhaut – Empfindlichkeit, spektrale Empfindlichkeit - Farbensehen
 Raumsehen
Strahlungen in der Medizin
 Strahlungsarten und ihre gemeinsame Eigenschaften
 Elektromagnetische Strahlungen: gemeinsame Eigenschaften, 7 Bereiche mit Anwendungsbeispielen
 Teilchenstrahlungen: Materiewellen, de Broglie-Wellenlänge, Anwendungen
 Mechanische Strahlungen: gemeinsame Eigenschaften, 3 Frequenzbereiche
Strukturuntersuchungmethoden in der medizinischen Forschung
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Mikroskopie
 Spezielle Lichtmikroskope, Elektronenmikroskope, Rastersondenmikroskope
 Diffraktionsmethoden
 Röntgendiffraktion
Physikalische Grundlagen der Nuklearmedizin
 Radioaktivität und Kernstrahlungen
 Aufbau des Atomkerns, Isotope, Radioaktivität, Potenzialtopfmodell (Schalenmodell)
 Alpha-Zerfall, Spektrum der Alpha-Strahlung, Wechselwirkungen mit der Materie
 Beta- Zerfall, Spektrum der Beta-Strahlung, Wechselwirkungen mit der Materie
 Gamma-Strahlung, prompte Gamma-Strahlung, isomerer Übergang, Technetium Generator
 Aktivität, Zerfallsgesetz, Radioisotope im menschlichen Körper, biologische und effektive Halbwertszeit
 Wechselwirkungen zwischen Gamma-Strahlung und Materie
 Schwächungsgesetz, Massenschwächungskoeffizient
 Teilprozesse: Compton-Streuung, Photoeffekt, Paarbildung
 Strahlungsdetektoren
 Szintillationszähler (Aufbau und Funktion)
 Auf Gasionisation basierende Detektoren (Ionisationskammer, Aufbau und Funktion, Spannungsbereiche)
 Halbleiterdetektoren
 Nuklearmedizin
 Radiopharmaka, Tracermethode, Technetiumgenerator
 In vitro und in vivo nuklearmedizinische Methoden, physikalische Aspekte bei der Auswahl von in vivo applizierten
Isotopen
 Szintigraphie, Gammakamera, Aufbau und Funktion
 Szintigraphiearten; ROI, Zeit-Aktivitäts Kurve, effektive und biologische Halbwertszeit, SPECT
 PET, Aufbau und Funktion, positronenstrahlende Isotope und ihre Herstellung
Praktikumsthemen zum mündlichen Teil des
Kolloquiums:
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Refraktometer
Mikroskop
Resonanzmessung
Lichtabsorption
Die Optik des Auges
Nukleare Grundmessung
Polarimeter
Hautimpedanz
Gamma-Absorption
Rechenaufgaben: siehe die im Laufe des Semesters
ausgeschriebenen Hausaufgaben
DEthemenkatalog15_Human
15.12.02
Praktikumsthemen zum Vortest:
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Refraktometer
Mikroskop
Messinstrumente
Resonanzmessung
Spezialmikroskope
Lichtemission
Lichtabsorption
Die Optik des Auges
Nukleare Grundmessung
Polarimeter
Hautimpedanz
Gamma-Absorption