10 Medizinische Analytik - uni-frankfurt.de · R. Erb 2 – Schülerexperimente – Schülerlabor...

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1 R. Erb Medizinische Analytik und Diagnostik
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  • 1R. Erb

    Medizinische Analytik und Diagnostik

  • 2R. Erb

    – Schülerexperimente

    – Schülerlabor „Mut zum Forschen“

    – Modul „Medizinische Analytik und Diagnostik“

    – Berührungslose Temperaturmessung

    – Praktikumsexperimente (J. Sackmann)

    – Besuch außerschulischer Lernorte zum Thema „Medizin“ (T. Jurke)

    – Abschluss

  • 3R. Erb

    Schülerexperimente

    im Labor:

    Hochschulen, Forschungseinrichtungen

    im Unterricht

    freies Experimentieren:

    Physik-Clubs, Experimentiernachmittage, Schülerforschungszentren

    - erweiterte Experimentiermöglichkeiten

    - Laborgerät und Hochschulatmosphäre

    - Anbindung an Unterricht nur mittelbar

    - vorgegebene Fragestellung

    - enger Zeitrahmen

  • 4R. Erb

    www.mut-zum-forschen.de

    – Nachmittagsangebot für Mädchen

    – Feriencamps

    – Angebote für Schulklassen

    Module:- Wasser & Co.- Medizinische Analytik und Diagnostik

    - Sonnenstrahlung und Sonnenschutz- Vom Fliegen und Fallen

  • 5R. Erb

    Medizinische Analytik und Diagnostik

    – Anbindung der Unterrichtsinhalte an Alltag, Natur und Mensch gilt als interessefördernd.

    – bioelektrische Signale (EKG, EEG)

    – Röntgenbildgebung, Computertomographie (CT)

    – Kernspin-Tomographie (MRT)

    – Ultraschalldiagnostik

    – Temperaturmessung

    – Augenmedizinische Technik

    – Blutdruckmessung

    (vgl. Miericke, J. (2004). Medizinphysik und Medizintechnik. Unterricht Physik 15, Nr. 82. 8-9.)

  • 6R. Erb

    Temperaturmessung

    Wärmeleitung

    Strahlung

    Ausdehnungsthermometer (Flüssigkeitsthermometer), Bimetallthermometer, Gasthermometer, Widerstandsthermometer, Thermoelement

    Pyrometer, Bolometer, Thermosäule, Fotodiode

  • 7R. Erb

    Berührungslose Temperaturmessung

  • 8R. Erb

  • 9R. Erb

    Q = c m ∆T

    Intensität oder Energiestromdichte:

    SB = Q/(t A) ≈ 1 kW/m²

    Oberhalb der Atmosphäre:

    SE = 1,37 kW/m² (Solarkonstante)

    (Cornelsen: Physik Oberstufe)

  • 10R. Erb

    Strahlungsleistung der Sonne:

    PSo = 4 π R² SE = 3,79�1023 kW (R Erdbahnradius)

    Energiestromdichte an der Sonnenoberfläche SSo:

    SSo ASo = SE AR (ASo Fläche Sonnenkugel)

    SSo = SE AR/ASo = SE (R/RSo)²

    = 1,37 kW/m² 1,5�1011 m / 7�108 m

    = 63000 kW/m²

  • 11R. Erb

    S = σ T4 , mit σ = 5,67�10-8 Wm-2K-4

    TSo = (SSo/σ)1/4

    = (63000�103 W/m² / 5,67�10-8 Wm-2K-4)1/4

    = 5770 K

  • 12R. Erb

    U

    R R

    RT RT

  • 13R. Erb

  • 14R. Erb

    – Photometer (Ritchie-F.; Fettfleck-F.)

    – Fotodiode (Luxmeter)

    – Pyrometer

    – Thermosäule

    – Bolometer

  • 15R. Erb

    – Ohrthermometer, IR-Thermometer: Thermosäule

  • 16R. Erb

    Wellenlängenbereich:

    800 nm bis 0,5 mm

    (Cornelsen: Physik Oberstufe)

  • 17R. Erb

    Microbolometer: Gitter aus z. B. Vanadiumoxid

    www.microsystems.metu.edu.tr

  • 18R. Erb

  • 19R. Erb

  • 20R. Erb

  • 21R. Erb

  • 22R. Erb

    Emissionsgrad

    Schwarzer Strahler 1

    Holz 0,95

    Sand 0,75

    Metall poliert 0,1

    Kirchhoff‘Strahlungsgesetz:

    spektraler Emissionsgrad =

    spektraler Absorptionsgrad

  • 23R. Erb

  • 24R. Erb

  • 25R. Erb

    Literatur

    – Zollmann, D. (2004). Medizinische Diagnose und Therapie. PdN-Physik 8/53. 12-15.

    – Themenheft „Medizin und Physik“ PdN-Physik 40 (1991), Heft 7

    – Themenheft „Medizin und Physik“ PdN-Physik 41 (1992), Heft 6

    – Themenheft „Medizin für den Physikunterricht“ Unterricht Physik 15 (2004), Nr. 82

    – Müller, W. & van Bien, N. (2004). Die Physik des Infrarot-Ohrthermometers. PdN-Physik 8/53. 2-7.

    – Müller, W. (1998). Impulse Physik 2 – Physik und Medizin. Stuttgart: Klett.