Obiettivi formativi
Il modulo di Biofisica si inserisce nel Corso Integrato di Ottica Fisiopatologica ed intende dare una formazione di base
che consiste nella conoscenza e comprensione di principi fisici di base
propedeutici per altre importanti discipline del Corso di Laurea che sulla fenomenologia fisica si fondano o
di essa fanno frequente uso.
Il corso si ripromette altresì di dare i rudimenti concettuali necessari per
una comprensione pur sommaria di alcune importanti tecnologie di uso
sempre più di frequente in campo medico e tecnologico. In questo senso,
il corso il corso si prefigge anche lo scopo di sviluppare l'attitudine dello
studente allo studio indipendente ed all'aggiornamento continuo
sull'applicazione di tecniche fisiche in diversi campi dell'attività umana.
Come ultima finalità, ma forse la più importante, il corso si prefigge di
dare allo studente uno stimolo per il raggiungimento di una maggiore
confidenza su concetti di uso comune, ma non sempre sufficientemente
chiariti dagli studi pregressi, quali: luce e sue manifestazioni anche in
relazione alla struttura dell'occhio e ai suoi difetti fisici, fondamenti dei
fenomeni elettrici, magnetici e nucleari, le leggi che governano potenziali
e correnti, radiazioni elettromagnetiche e nucleari, perturbazioni indotte
nei mezzi attraversati e aspetti di rivelazione e controllo.
Prerequisiti
Contenuti dell'insegnamento
Il modulo di Biofisica tratterà i principi fondamentali
dell'elettromagnetismo e dell'ottica.
Verranno di volta in volta sottolineate le principali applicazioni e
conseguenze sulla fisiologia del corpo umano ed in ambito medico. In
particolare, verranno approfonditi aspetti relativi agli effetti delle correnti
sul corpo umano, ed all'uso delle radiazioni in campo diagnostico e
terapeutico.
Programma esteso
Ottica: Riflessione e rifrazione – Riflessione totale e fibra ottica – Sistema
ottico, fuochi e potere diottrico – Diottro sferico – Lenti sottili, specchi e
costruzione delle immagini – Microscopio composto – Potere risolutivo – L’
occhio come sistema diottrico – Principali ametropie dell'occhio e loro
correzione mediante lenti – Aspetti ondulatori della luce – La luce laser.
Elettricità, magnetismo e correnti elettriche: Cariche elettriche e legge di
Coulomb – Campo elettrico – Lavoro del campo elettrico e potenziale
elettrostatico – Cenni su fibra muscolare ed
elettrocardiogramma – Teorema di Gauss e sue applicazioni – Intensità di corrente –
Cenni sulla struttura elettronica di isolanti, conduttori metallici e
semiconduttori – La legge di Ohm – Resistenze in serie e parallelo – Forza
elettromotrice – Effetto termico della corrente – Conduzione elettrica nei
liquidi – Passaggio della corrente nel corpo umano – Effetto termoionico e
fotoelettrico – Campo magnetico e sua azione su correnti e magneti – Induzione elettromagnetica – Autoinduzione – Tensione e corrente
alternata – Impedenza – Onde elettromagnetiche.
Radiazioni: Struttura dell’atomo e del nucleo – Numeri quantici, orbitali
elettronici e transizioni – Isotopi instabili e radiazione alfa, beta, gamma –
Legge del decadimento radioattivo e vita media – Rivelazione delle
radiazioni – Applicazioni biomediche dei radioisotopi - Raggi x
(produzione, proprietà e meccanismi di assorbimento nella materia) -
L'immagine radiologica - Cenni su TAC e NMR - Cenni di radioprotezione.
Bibliografia
Appunti di lezione.
Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti,
Viglino, Vitturi: Elementi di Fisica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).
Scannicchio: Fisica Biomedica, Ed. EdiSES (Napoli).
Celasco: Lineamenti di Fisica Medica, Ed. E.C.I.G. (Genova).
Metodi didattici
Durante le lezioni frontali verranno illustrati e commentati gli argomenti
contenuti nel programma del modulo. L'enfasi sarà posta sulle
applicazioni dei principi fisici fondamentali alla biologia ed alla medicina, e si forniranno esempi di come l'applicazione di tali principi possa portare
a formulare previsioni quantitative su fenomeni fisiologici e patologici. In
alcuni casi selezionati, verrà illustrata la dimostrazione di principi fisici di
base, allo scopo di introdurre gli studenti alla pratica del pensiero logico e
del metodo sperimentale.
Il corso sarà svolto tramite lezioni frontali sia in presenza (in aula) che in telepresenza (in sincrono-streaming) mediante il supporto della piattaforma Teams. In tal modo verrà preservata la possibilità di interagire in tempo reale con il Docente sia in presenza che a distanza.
Le lezioni si svolgeranno con ausilio di materiale iconografico raccolto in presentazioni che saranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly (https://elly2020.medicina.unipr.it/).
Modalità verifica apprendimento
L'accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti sarà
contestuale per i moduli di Fisica e Biofisica e
prevede una prova scritta, consistente principalmente in quesiti a
risposta aperta su argomenti trattati nel corso. In questo modo, verrà
accertata la conoscenza e la comprensione, da parte dello studente, sia
dei principi teorici che delle loro conseguenze in ambito pratico.
Le domande verranno distribuite tra: 1) meccanica e condizione di equilibrio dei corpi; 2) la fluidostatica e fluidodinamica e implicazioni fisiologiche; 3) elettromagnetismo, onde, ottica e radiazioni. Particolare attenzione verrà posta sull'apprendimento di questa ultima parte.
Qualora a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria fosse necessario adottare la modalità a distanza per gli esami di profitto, si procederà come segue:
interrogazioni orali a distanza, mediante la piattaforma Teams (guida http://selma.unipr.it/).
Gli Studenti con DSA/BSE devono preventivamente contattare Le Eli-che: supporto per studenti con disabilità, D.S.A., B.E.S. (https://sea.unipr.it/it/servizi/le-eli-che-supporto-studenti-con-disabilita-dsa-bes).
Altre informazioni
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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