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医学物理复习题(二 )

 

第四章  振动、波动和声波

 

一、填空题

1.对于一定的谐振动系统,它的振动能量和它的振幅的        成正比。(平方)

2.声源与听者有相对运动时,当两者相互靠近时,声音频率将       ;两者相互远离时,声音频率将         ,这一现象叫做           。(升高,降低,多普勒效应)

3.一个人说话的声强级为40 dB,那么10个人同时说话时声强级为________。(50 dB

4AB两相干波源的位相差为,两列波振幅分别为A1A2,两波无衰减地传至空间C点相遇。设该介质中波长为,则C点处质点的振幅A________。(

5.汽车驶过车站时,车站上的观测者测得声音的频率由1 200 Hz变为1 000 Hz,已知空气中的声速为,则汽车行驶的速度为________。(

二、选择题

1.一个谐振子振动时的:(B

A、加速度与位移成正比且方向相同;

B、加速度与位移成正比且方向相反;

C、速度与位移成正比且方向相同; 

D、速度与位移成正比且方向相反。

2.谐振动是:(D

A、匀加速运动;          B、匀速运动;

C、匀速率圆周运动;      D、变加速运动。

3.作谐振动的物体运动至负方向的端点时,其位移s、速度u、加速度a为:(C

As = 0u = 0a = 0        Bs = Au = 0a = Aw 2

Cs = -Au = 0a = Aw 2    Ds = Au = Awa = 0

4.一质点在水平方向作谐振动,设向右为S轴的正方向,时,质点在处,且向左运动,如果位移方程为,则初位相j为:(A

A  B  C  D

5.一个谐振动物体,在t = 0时位于离平衡位置-6 cm处,速度u = 0,振动的周期为1 s,则谐振动的振动方程为:(C

A    B

C   D

6.某系统的固有角频率为,在角频率为的周期性外力作用下振动(设阻尼因子为)。符合下面条件时,产生共振:(C

A、外力足够大;

B

C

D、位相差(式中012……)。

7.某质点参与两个同方向、同频率的谐振动,则合振动的振幅A为:(B

A15 cm  B10 cm  C5 cm  D20 cm

8.一列平面简谐波无衰减地连续通过几种不同介质时,下列物理量不变的是:(A

A、频率;  B、波长;  C、波速;  D、波长和周期。

9.若某一列波的波动方程为 cm,则在波线上处的质点的位移方程为:(D

A  B

C    D

10.某人声音频率为40 Hz、声强级为80 dB,听起来与频率为1 000 Hz、声强级为60 dB的声音等响,则此人声音的响度级为:(D

A80 dB  B80 phon  C60 dB  D60 phon

11.超声波是:(B

A、电磁波;  B、机械纵波;  C、机械横波;  DX射线。

12.超声波对介质的作用是:(C

A、热作用、机械作用、电磁作用;    B、热作用、机械作用、光化作用;

C、热作用、机械作用、空化作用;    D、热作用、机械作用、压强作用。

三、计算题

1.已知波动方程为,试求:(1)波的振幅、波速、频率和波长;(2)在x处,t时刻质点的振动速度。

[答案:(1)波的振幅为A、波速为、频率为和波长为

2)在x处,t时刻质点的振动速度]

2.用超声多普勒效应测血流速度时,已知该超声在人体软组织中的波长为3´10-4  m,超声波束与血管成60°角入射,测得多普勒频移为1 000 Hz。试求血流速度。

[答案:]

3.两相干波源分别在PQ两点,初位相均相同,振幅分别为A1A2,频率均为f,波长均为,它们相距。假设波无衰减地传播,且RPQ连线上Q点外侧的任意一点。试求:

1PQ两点发出的波到达R处的位相差

2)两列波在R处干涉时的合振幅A

[答案:(1;(2]

 

第十一章  几何光学

 

一、填空题

1.一直径为200mm的玻璃球,折射率为1.5,球内有一小气泡从最近的方向看好像在球表面和中心的中间,则此气泡的实际位置离球面      。(60mm

2.已知折射率为1.5的双凸透镜在空气中焦距为50cm,当把它浸没在某种液体中,测得焦距为250cm,则这种液体的折射率为        。(1.36

3.一曲率半径为50cm,折射率为1.5的薄平凸透镜使一物形成大小为物2倍的实像,则该物的位置应在镜前        。(150 cm

4.消色差透镜由两个薄透镜胶合而成,其一的焦度为(+10)屈光度,另一个为(-6)屈光度,问消色差透镜的焦距为         cm。(25

5.某人对2.5m以外的物体看不清,需配眼镜的度数为      度。(–40

二、选择题

1.单球面折射成像公式的适用条件是(B

A. 平行光入射;                         B. 近轴光线入射

C.  n2>n1                                   D.  n1>n2

2.一玻璃球半径为R、折射率为n,置于空气中,平行光入射时,汇聚点刚好在球的后背面,则n值为(D

A. 1                                                B. 1.3

C. 1.5                                             D. 2

3.一折射率为n2的薄透镜放在两透明介质中间。设物方空间折射率为n,像方空间折射率n′。这时透镜的像方焦距f′和物方焦距f大小不等,且满足关系式(B

A. f/f=-n/n                                      B. f/f=n/n

C. f/f=-n/n                                      D. f/f=n/n

4.一近视眼患者站在视力表规定的5m距离时,对最上一行E字也看不清,当他走到距视力表2m处的地方才看清第一行E字,此患者的视力为(C

A. 0.01                                                  B. 0.02

C. 0.04                                                  D. 0.1

5.某人对1m以内的物体看不清,需配眼镜的度数为(C

A. 100                                              B. –100

C. 300                                              D. –300

6.一人将眼睛紧靠焦距为15cm的放大镜去观察邮票,看到邮票的像在30cm远处。试问:邮票离透镜多远?(B

A. 紧靠透镜                                        B.10cm

C. 23cm                                                 D.30cm

7.要提高显微镜的分辨本领,应(D

D.     增大显微镜的放大倍数

B. 增大显微镜的孔径数和入射光波波长

C. 减小显微镜的孔径数和入射光波波长

D. 增大显微镜的孔径数和减小入射光波波长

三、计算题

1.有一厚为3cm,折射率为1.5的共轴折射系统,其第一折射面是半径为2cm的球面,第二折射面是平面,两面相距3cm,若在该共轴折射系统前面距第一折射面8cm处放一物,像在何处?

6cm

2.一个双凸透镜,放在空气中,两面的曲率半径分别为15cm30cm,如玻璃折射率为1.5,物距为100cm,求像的位置和大小?

25cm,1/4

3.一折射率为1.5的月牙形薄透镜,凸面的曲率半径为15cm,凹面的曲率半径为30cm,如果用平行光束沿光轴对着凹面入射。(1) 求折射光线的汇聚点;(2) 如果将此透镜放在水中,问折射光线的汇聚点又在何处?

60cm240cm

4.简单放大镜的焦距为10cm,(1)欲在明视距离处观察到物象,物体应放在放大镜前多远?(2)若此物体高1mm,则放大的像高为多少?

 7.1cm0.35cm

 

第十三章   X射线

 

一、填空题

1.当X光球管的管电压是75KV时,该光球管发射出X射线的最短波长是

          Å。(0.1633

2.若空气中各组分的质量百分比为氮75%、氧23.7%、二氧化碳1.3%,氮的质量衰减系数为0.36m2kg-1、氧的质量衰减系数为0.587m2kg-1、二氧化碳的质量衰减系数为8.31m2kg-1,求空气的质量衰减系数是          。(0.517 m2×kg-1

3X射线被衰减时,要经过      个半价层,强度才减少到原来的1/32。(5

二、选择题

1X射线管的管电压一般为:(D

A、几十伏;

B、几百伏至几千伏;

C、几千万伏;

D、几万至几十万伏。

2.能用管电流的毫安数表示X射线的辐射强度是因为:(D

A、管电流毫安数就是打在靶上的高速电子数。

B、管电流毫安数就是X射线的光子总数。

C、管电流毫安数就是X射线的实际辐射强度。

DX射线的辐射强度随管电流的增加而增加。

3.连续X射线的产生是由于:(A

A、韧致辐射。

B、靶原子外层电子跃迁辐射。

C、靶原子内层电子跃迁辐射。

D、以上说法都不对。

4.物质对射线的质量吸收系数与波长的关系是:(B

A、波长越长,吸收越小。

B、波长越短,吸收越小。

C、与波长无关。

D、与波长成正比。

三、计算题

1.若连续X射线谱的最短波长=0.157,试计算从阴极飞出的电子的速度。

1.6710m·s-1

2.如果要想得最短波长为0.5X射线,至少要加多大的电压于X射线管?在此情况下,电子走到阳极时具有多大的动能?

24.84kV3.9710J

3.设X射线机的管电压为50KV,计算其产生连续X射线的最短波长和X光子的最大能量。

0.2484 Å1.2077×1019Hz

 

 

第十六章  激光及其医学应用

 

一、填空题

1.激光就是                。(光的受激辐射放大)

2.激光的特性有                  

(方向性好、亮度高、单色性好、相干性好以及偏振性好)

3.激光的生物作用有                                  

(热作用、机械作用、光化作用、电磁场作用和生物刺激作用)

4.激光器主要由                      等三部分构成。

(激光工作物质、激励系统和光学谐振腔)

二、问答题:

1.试阐述自发辐射与受激辐射的特点。

答:自发辐射:处于高能级(E2)的原子自发地跃迁到低能级(E1),并发射出一个能量为h()的光子的过程,叫做自发辐射。自发辐射的特点:自发辐射过程与外界作用无关,只与原子本身性质有关。各个原子的辐射都是自发地、独立地、随机地进行的,因而各个原子发射出的光子在频率、初相位、偏振态和传播方向上都彼此无关,因此,自发辐射发出的光是非相干光。普通光源发出的光都属于自发辐射,因此,普通光源发出的光是非相干光。

受激辐射:处于高能级(E2)的原子,在频率为()的外来光子照射下,受激跃迁至低能级(E1),并发射出一个与外来光子状态相同的光子的过程,叫做受激辐射。受激辐射的特点:受激辐射过程不仅与原子本身性质有关,还与外界作用有关。受激辐射不是自发进行的,必须要有外来光子的作用(照射),并且外来光子的能量等于两个能级能量值之差,即。受激辐射发射出的光子与外来作用的光子具有相同的频率、相同的相位、相同的偏振态、相同的速率和传播方向,因此,受激辐射发出的光是相干光。激光产生的机理便是受激辐射,因此,激光是相干光。

受激辐射与自发辐射的极为重要的区别——相干性。

2.试阐述激光产生的基本思想。

答:要产生激光,则必须实现光的受激辐射放大和光的自激振荡。前者反映了激光的物理本质;后者则是要维持光的受激辐射放大,并实现光波模式的选择,使特定的模式不断得到加强,产生振荡。

要实现光的受激辐射放大,则必须使原子体系处于粒子数反转分布状态(集居数反转),这是产生激光的必要条件之一。

要实现光的自激振荡,还需要光学谐振腔,这是产生激光的必要条件之一。

3.什么是粒子数反转分布?实现粒子数反转分布的条件是什么?

答:不同于粒子数按能级分布的正常状态,高能级(E2)上的原子数(n2)多余低能级(E1)上的原子数(n1),即n2>n1,的分布状态称为粒子数反转分布(也叫集居数反转),这是产生激光的必要条件。

要使物质实现粒子数反转,则必须具备两个条件:①物质必须具有合适的能级结构(要有亚稳态)和必要的能量输入系统(以便从外界输入能量);②外界向激光工作物质供给能量,这个过程叫做激励、激发、抽运或泵浦。

4.激光在医学领域有哪些主要应用?如何采取对激光的防护措施?

答:激光主要应用于基础医学研究和临床诊断与治疗中。

激光的安全防护:一是对激光系统及工作环境的监控管理。激光器因其辐射危害而分为四类,对其应有明显的专用标志,应有自动显示、报警、停车装置。室内充分通风,光线充足,有吸、排烟装置消除有害物质等。另一方面是个人防护。工作人员要培训,严格按规章操作。避免直接或间接(反射或漫反射)的激光照射,佩戴与激光输出波长相匹配的防护眼镜以及尽量减少身体暴露部位,使人体接触的激光剂量在国家安全标准之内。严格实行医学监督,定期对工作人员进行体检是十分必要的。

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