29
Διάλεξη 6 BIO406 – Κρυσταλλογραφική Ανάλυση Βιολογικών Μακρομορίων ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

Διάλεξη 6

BIO406 – Κρυσταλλογραφική Ανάλυση Βιολογικών Μακρομορίων

ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Page 2: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ

Ακίνητο φορτίο▪ Ηλεκτρικό πεδίο

Κινούμενο φορτίο▪ Ηλεκτρικό πεδίο

▪ Μαγνητικό πεδίο

ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

Ακίνητος μαγνήτης▪ Μαγνητικό πεδίο

Κινούμενος μαγνήτης▪ Μαγνητικό πεδίο

▪ Ηλεκτρικό πεδίο

2

Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο μέσω της ταλάντωσης τους αναπαράγουν το ένα το άλλο και συνιστούν ένα ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ

Page 3: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

2 συνιστώσες

▪ Ηλεκτρική

▪ Μαγνητική

Εγκάρσιο κύμα

▪ Κάθετα μεταξύ τους

▪ Κάθετα στην διεύθυνση διάδοσης

Ταχύτητα κύματος

▪ v=c=2.99792 × 108 m/s

3https://byjus.com/physics/characteristics-of-em-waves/

Page 4: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

4

Νόμος του Gauss

Νόμος του Gauss για τον μαγνητισμό

Νόμος του Faraday

Νόμος των Ampere - Maxwell

D: Ηλεκτρική πυκνότητα ροήςΕ: Ηλεκτρικό πεδίοΒ: Μαγνητικό πεδίοH: Μαγνητική πυκνότητα ροήςJ: Πυκνότητα ρεύματος

https://www.badideatshirts.com/and-god-said-and-then-there-was-light-maxwell-s-equations-t-shirt

Page 5: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

5

Page 6: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

6

Page 7: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

7http://ubphoria.blogspot.com/2008/03/light-of-suns-ii.html

Page 8: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

ΔΙΑΦΑΝΗ ΑΔΙΑΦΑΝΗ

8

https://texasenergyexperts.com/windows/windows-energy-efficiency/

B https://www.westelm.com/products/modern-hanging-mirror-oversized-w2736/

Page 9: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

9https://www.istockphoto.com/illustrations/man-standing-in-front-of-mirror?sort=mostpopular&mediatype=illustration&phrase=man%20standing%20in%20front%20of%20mirror

https://luxion.atlassian.net/wiki/spaces/K6M/pages/2621541/Refraction+Index

Page 10: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

10

https://www.teachoo.com/10831/3118/Refraction-of-Light/category/Concepts/

https://luxion.atlassian.net/wiki/spaces/K6M/pages/2621541/Refraction+Index

𝝑𝒊 = 𝝑𝒓

𝒏𝟏 × 𝒔𝒊𝒏𝝑𝟏=𝒏𝟐 × 𝒔𝒊𝒏𝝑𝟐

Νόμος του Snellhttps://slideplayer.gr/slide/2945797/

Page 11: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

11http://physicsopenlab.org/2019/08/20/polarization-of-light/

Page 12: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

12http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/polclas.html

Page 13: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

13https://openstax.org/books/college-physics/pages/27-2-huygenss-principle-diffraction

Page 14: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

14

Kύμα…

… μέτωπο κύματος

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plane_Wave_Oblique_View.jpg

https://openstax.org/books/college-physics/pages/27-2-huygenss-principle-diffraction

Page 15: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

Κάθε σηµείο ενός µετώπου κύµατος, µπορείνα θεωρηθεί σαν µιαδευτερεύουσα πηγή σφαιρικού κύµατος

Συμπεριφέρεται σαν πηγή κύματος

Το συνολικό μέτωπο είναι εφαπτόμενο στα κύματα που δημιουργούνται από το κάθε σημείο

15

https://www.youtube.com/watch?v=gliLaaeZHwg

http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Wave%20properties/Wave%20properties/text/Theories_of_light/index.html

Page 16: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

16http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Wave%20properties/Wave%20properties/text/Theories_of_light/index.html

Page 17: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

17https://www.youtube.com/watch?v=0UOXpnVaaXMhttps://openstax.org/books/college-physics/pages/27-2-huygenss-principle-diffraction

Page 18: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

18https://repository.kallipos.gr/bitstream/11419/5373/1/01_chapter_01.pdf

Page 19: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

19

Φάση (μοίρες) Φάση (rad)

0 0

90 π/2

180 π

270 3π/2

360 2π

Page 20: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

20https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/3-1-youngs-double-slit-interference

Page 21: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

Φωτεινοί κροσσοί

Σκοτεινοί κροσσοί

21

𝑑 × sin 𝜃 = 𝑚 × 𝜆

𝑑 × sin 𝜃 = (𝑚 +1

2) × 𝜆

m=0, 1, 2

𝑦𝜀𝜈𝜄𝜎𝜒𝜐𝜏𝜄𝜅𝜂 = 𝑚 × 𝜆L

𝑑

𝑦𝜅𝛼𝜏𝛼𝜎𝜏𝜌𝜀𝜋𝜏𝜄𝜅𝜂 = (𝑚 +1

2) × 𝜆

L

𝑑

Page 22: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

22https://slideplayer.gr/slide/2663436/

Page 23: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

23

𝐸1 = 𝐸0 sin(𝜔𝑡)

𝐸2 = 𝐸0 sin(𝜔𝑡 + 𝜑) 𝐸𝑃 = 𝐸1 + 𝐸2 = 𝐸0 sin(ω𝑡)+ sin 𝜔𝑡 + 𝜑

sin 𝑎 + sin 𝛽 = 2 sin𝑎 + 𝛽

2cos

𝛼 − 𝛽

2

𝐸𝑃 = 2𝐸0 sin 𝜔𝑡 +𝜑

2cos

𝜑

2= 2𝐸0 cos

𝜑

2sin 𝜔𝑡 +

𝜑

2

𝜑 = 2𝜋𝑦𝑑

𝜆𝐷

Τριγωνομετρία

Το ηλεκτρικό πεδίο στο σημείο P

Το ηλεκτρικό πεδίο στο σημείο P

Διαφορά φάσης

തS =𝐸𝑃2

2𝜇0 ⋅ 𝑐= 4

𝐸02

2𝜇0𝑐𝑐𝑜𝑠2

𝜋𝑑

𝜆L𝑦 = 4𝑆0𝑐𝑜𝑠

2𝜋𝑑

𝜆L𝑦

Μέση Ένταση

Page 24: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

24

http://spiff.rit.edu/classes/phys283/lectures/grating/grating.html

https://physics.stackexchange.com/questions/203367/fringe-width-and-spacing-and-number-of-slits-in-diffraction-experiments

https://slideplayer.com/slide/8875219/

Page 25: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

25http://phys-exp.physics.uoi.gr/?p=377

Page 26: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

27Καθημερινή Φυσική - https://www.youtube.com/watch?v=KytQIZg32f8&t=194s

Page 27: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

28https://www.youtube.com/watch?v=4bCUTLWyicM

Page 28: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

29https://www.youtube.com/watch?v=NazBRcMDOOo

Page 29: Introduction to Biomedical Engineering I · 2020. 4. 16. · ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Hewitt Κεάλαια 26, 28, 29 ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ

31

ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

▪ Hewitt

▪ Κεφάλαια 26, 28, 29

ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ: Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός, Φως και Οπτική, Σύγχρονη Φυσική

▪ Serway

▪ Κεφάλαια O1, O2, O3, O4