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.