سوالات متداول در مورد فیزیک

سوالات متداول در مورد فیزیک

چرا فیزیک را پادشاه علم می نامند؟

فیزیک را پادشاه علم می نامند زیرا به ما کمک می کند تا بفهمیم طبیعت چگونه کار می کند.

آیا فیزیک بدون ریاضیات می تواند وجود داشته باشد؟

ممکن است فیزیک نظری بدون ریاضیات وجود داشته باشد، اما تجزیه و تحلیل و توصیف پدیده های جهانی بدون فرضیه ریاضی دشوار می شود.

ارتباط فیزیک با زیست شناسی چگونه است؟

فیزیک و زیست شناسی، وقتی با هم ترکیب شوند، به دانشمندان کمک می کنند تا در مورد سیستم های بیولوژیکی در سطح مولکولی یا اتمی بیشتر بیاموزند.

ارتباط فیزیک با شیمی چگونه است؟

فیزیک و شیمی زمانی ممکن است با هم همپوشانی داشته باشند که موضوع مورد بررسی ماده ای باشد که از الکترون ها و هسته های ساخته شده از پروتون و نوترون تشکیل شده است.

اهمیت مطالعه فیزیک چیست؟

فیزیک مهم است زیرا به ما کمک می کند تا ماهیت اساسی جهان را درک کنیم. با ارائه مهارت های کمی و تحلیلی در زمینه هایی مانند مهندسی، پزشکی و علوم، کیفیت زندگی را بهبود می بخشد.

تعامل لیزر با سلول ها و بافت ها

موضوعات: پاکسازی نوری و انتقال نور در سلول ها و بافت ها. به دام انداختن لیزری و دستکاری ذرات بیولوژیکی؛ فعل و انفعالات غیر خطی نور و بافت؛ پدیده لکه در بافت ها؛ کمی سازی و تصویربرداری از سلول ها، جریان خون و لنفاوی؛ تعامل امواج تراهرتز با سلول ها و بافت ها

درمان و تشخیص فوتونیک

درمان و تشخیص فوتونیک. در این جلسه موضوعاتی مانند کاربردهای نور در قلب و عروق، تجسم و تعیین کمیت داروها در بافت و جراحی با هدایت مولکولی ارائه خواهد شد.

تصویربرداری فراطیفی پزشکی: یک بررسی

خلاصه

تصویربرداری فراطیفی (HSI) یک روش تصویربرداری نوظهور برای کاربردهای پزشکی، به ویژه در تشخیص بیماری و جراحی با هدایت تصویر است. HSI یک مجموعه داده سه بعدی به نام hypercube با دو بعد فضایی و یک بعد طیفی به دست می آورد. تصویربرداری طیفی با تفکیک فضایی بدست آمده توسط HSI اطلاعات تشخیصی در مورد فیزیولوژی، مورفولوژی و ترکیب بافت ارائه می دهد. این مقاله مروری مروری بر ادبیات فناوری تصویربرداری فراطیفی پزشکی و کاربردهای آن ارائه می‌کند. هدف این نظرسنجی سه چیز است: معرفی برای کسانی که تازه وارد این رشته شده اند، یک مرور کلی برای کسانی که در این زمینه کار می کنند، و مرجعی برای کسانی که در جستجوی ادبیات در یک برنامه خاص هستند.

1. معرفی

تصویربرداری فراطیفی (HSI) که طیف‌سنج تصویربرداری نیز نامیده می‌شود، از سنجش از دور منشا گرفته و برای کاربردهای مختلف توسط ناسا مورد بررسی قرار گرفته است. مناطقی از جمله باستان شناسی و حفاظت از هنر، 3،4 کنترل پوشش گیاهی و منابع آب، 5،6 کنترل کیفیت و ایمنی غذا، 7،8 پزشکی قانونی، 9،10 تشخیص صحنه جرم، 11،12 زیست پزشکی، 13،14 و غیره.

به عنوان یک روش تصویربرداری نوظهور برای کاربردهای پزشکی، HSI پتانسیل زیادی برای تشخیص بیماری های غیرتهاجمی و راهنمایی های جراحی ارائه می دهد. نور تحویلی به بافت بیولوژیکی تحت پراکندگی های متعدد ناشی از ناهمگنی ساختارهای بیولوژیکی و جذب عمدتاً در هموگلوبین، ملانین و آب در حین انتشار در بافت قرار می گیرد. فرض بر این است که ویژگی های جذب، فلورسانس و پراکندگی بافت در طول دوره تغییر می کند. پیشرفت بیماری.17 بنابراین، نور منعکس شده، فلورسنت، و عبوری از بافت گرفته شده توسط HSI حاوی اطلاعات کمی تشخیصی در مورد آسیب شناسی بافت است.17-20 در سال های اخیر، پیشرفت در دوربین های ابرطیفی، روش های تجزیه و تحلیل تصویر، و قدرت محاسباتی این امکان را فراهم کرده است. برای بسیاری از کاربردهای هیجان انگیز در زمینه پزشکی.

در ادامه، هدف ما معرفی و توضیح فناوری تصویربرداری فراطیفی پزشکی (MHSI) و ارائه مروری بر ادبیات سخت افزار، نرم افزار و برنامه های کاربردی MHSI است. این نظرسنجی ادبیاتی را از پاییز 1988 تا بهار 2013 پوشش می‌دهد. ما از اصول اولیه با مکانیسم‌های HSI و وضعیت توسعه فعلی آن شروع می‌کنیم. سپس MHSI را بر اساس حالت اکتساب، محدوده طیفی و وضوح فضایی، حالت اندازه‌گیری، دستگاه‌های پراکنده، آرایه‌های آشکارساز و ترکیب با تکنیک‌های دیگر طبقه‌بندی می‌کنیم. روش های تجزیه و تحلیل تصویر برای MHSI با تأکید بر پیش پردازش، استخراج و انتخاب ویژگی، و روش های طبقه بندی خلاصه می شود. بخش کاربردها به ادبیات موجود در مورد تشخیص بیماری و راهنمایی جراحی اشاره دارد. این کاربردها عمدتاً نواحی فرابنفش (UV)، مرئی (VIS) و نزدیک مادون قرمز (نزدیک به IR یا NIR) را پوشش می دهند. خوانندگان علاقه مند می توانند برای کاربردهای بیشتر در مناطق مادون قرمز میانی (IR یا MIR) به مقالات بررسی دیگر مراجعه کنند. در نهایت، ما با بحث در مورد دستاوردهای سال های گذشته و برخی از چالش های آینده به پایان می رسیم.

2. اپتیک بافت

انتشار نور در بافت یک مشکل مهم در کاربردهای پزشکی و توسعه روش‌های تشخیصی است. بنابراین، این بخش به بررسی مختصری از مکانیسم های تعامل بافت نور، فرآیندهای نوری درگیر در HSI و اطلاعات تشخیصی مفید ارائه شده توسط HSI اختصاص دارد.

نوری که وارد بافت بیولوژیکی می‌شود، در حین انتشار در بافت، تحت چندین رویداد پراکندگی و جذب قرار می‌گیرد. 23 بافت‌های بیولوژیکی از نظر ترکیب ناهمگن با تغییرات مکانی در خواص نوری هستند. پراکندگی های مهم اندامک های درون سلولی هستند که اندازه آنها از آنها شروع می شود

<

100

نانومتر

 تا 6 میکرومتر به عنوان مثال، میتوکندری ها پراکنده غالب در بین اندامک ها هستند. ساختار یک غشای لیپیدی و چین‌های لیپیدی که در داخل آن قرار دارند، به میتوکندری کنتراست نوری بالایی با سیتوپلاسم اطراف می‌دهد و اثرات پراکندگی قوی مشاهده شده را ایجاد می‌کند. شکل و اندازه سلول‌ها در انواع مختلف بافت با ابعاد چند میکرون و بزرگ‌تر متفاوت است. خواص پراکندگی بافت‌های پشتیبان متشکل از سلول‌ها و پروتئین‌های خارج سلولی (الاستین و کلاژن و غیره) ناشی از ناهمگونی‌های کوچک مقیاس است. و تغییرات در مقیاس بزرگ در ساختارهایی که آنها تشکیل می دهند.

عمق نفوذ نور به بافت های بیولوژیکی بستگی به این دارد که بافت چقدر نور را جذب می کند. اکثر بافت ها به اندازه کافی جاذب های ضعیفی دارند که اجازه نفوذ نور قابل توجهی را در پنجره درمانی می دهند، از 600 تا 1300 نانومتر.24 در پنجره درمانی، پراکندگی بیش از حد جذب می شود، بنابراین نور منتشر شده منتشر می شود. جذب بافت تابعی از ترکیب مولکولی است. مولکول ها فوتون ها را جذب می کنند 

نور فرود می‌تواند مستقیماً روی سطح بافت منعکس شود یا به دلیل تغییرات فضایی تصادفی در چگالی بافت (غشاها، هسته‌ها و غیره) پراکنده شود و سپس به سطح بافت منتقل شود.27 نور به دلیل پراکندگی چندگانه در جهت تصادفی می‌شود. و این به عنوان بازتاب منتشر شناخته می شود که اطلاعاتی در مورد پراکندگی و جذب اجزا در اعماق بافت ارائه می دهد. خواص بیش از حجم معینی از بافت. 31 آگاهی از منشاء سیگنال های پراکندگی و جذب، مدل سازی و تفسیر دقیق داده های بازتاب را تسهیل می کند. سیگنال بازتاب اندازه گیری شده از بافت اپیتلیال توسط خواص ساختاری و بیوشیمیایی بافت تعیین می شود. تغییرات در مورفولوژی بافت، از جمله هیپرپلازی، ازدحام هسته، تخریب کلاژن در ماتریکس خارج سلولی توسط متالوپروتئینازهای ماتریکس، و افزایش نسبت هسته به سیتوپلاسمی، که با پیشرفت بیماری، می تواند بر سیگنال های پراکنده تأثیر بگذارد. با پیشرفت بیماری، جذب هموگلوبین ممکن است تحت تأثیر رگزایی و هیپوکسی بافتی و غیره قرار گیرد. بنابراین، تغییرات در حالات بیماری باید به تغییرات متناظر در الگوهای نور منعکس شده از بافت منجر شود.

تصویربرداری بازتابی می‌تواند تغییرات موضعی در خواص پراکندگی و جذب بافت را تشخیص دهد و تصویربرداری فلورسانس می‌تواند تغییرات در ترکیب بیوشیمیایی بافت را با آشکار کردن سطوح فلوروفورهای درون‌زا بررسی کند. علاوه بر این، سیستم HSI را می توان با سایر تکنیک های موجود، مانند میکروسکوپ و کولپوسکوپ، تطبیق داد تا اطلاعات تکمیلی را به شیوه ای دقیق تر و قابل اعتمادتر ارائه دهد. میکروسکوپ انتقال HSI یکی از نمونه های این فناوری های ترکیبی است و در آسیب شناسی بافت مورد استفاده قرار گرفته است.

تدریس فیزیک با شکوفه ساتری

فیزیک چیست؟

فیزیک مطالعه ماده و حرکت آن در فضا و زمان است. آلبرت انیشتین یکی از مشهورترین فیزیکدانان بود. او با تخیل قدرتمند و ذهن کنجکاو خود به بررسی سوالات چالش برانگیز در مورد چیزهایی مانند ماهیت نور، گرانش و زمان پرداخت.

جلسه اول : بیوفوتونیک با خانم مهندس شکوفه ساتری

جلسه اول : بیوفوتونیک با خانم مهندس شکوفه ساتری

نور بخش مهمی از زندگی ما است. بدون آن، ما نمی توانستیم دنیای اطراف خود را ببینیم. نور همچنین شکل مهمی از انرژی است که ما هر روز به آن وابسته هستیم. اما نور چگونه به ما می رسد؟ و چگونه بر نحوه دید ما از جهان خود تأثیر می گذارد؟

مانند ما، نور در واقع از مکانی به مکان دیگر حرکت می کند. البته، ما حرکت آن را نمی بینیم زیرا فوق العاده سریع است - با سرعت 186000 مایل در ثانیه، نور سریع ترین چیز در جهان است! نور همیشه در خطوط مستقیم یا پرتوها حرکت می کند، مگر اینکه خم شود یا از سطح یک جسم منعکس شود. ما هر روز نور را می بینیم که از طریق بازتاب، انکسار و هر رنگی در اطرافمان حرکت می کند.

آلبرت انیشتین و لیزر

انیشتین روزمره: لیزر

کار اینشتین در ساختن خیلی چیزها کمک کرد! در اینجا این است که چگونه ایده های او منجر به لیزر شد

در طول زندگی انیشتین

انیشتین با تصور اینکه الکترون‌ها به مدارهای ناپایدار در یک اتم می‌روند، متوجه شد که چگونه انرژی می‌تواند توسط اتم‌ها آزاد شود. او با انجام این کشف به هموار کردن راه برای اختراع لیزر کمک کرد...

بیوفوتونیک با شکوفه ساتری

بیوفوتونیک با شکوفه ساتری

نوآوری های فوتونیک برای علوم زیستی

نوآوری های فوتونیک برای علوم زیستی

این کمیته فرعی به دنبال ارسال های اصلی مربوط به تقاطع علوم زیستی و رویکردهای نوری است که نوآوری سیستم های بیولوژیکی، گزارش شده، دستکاری شده و اندازه گیری شده است. موضوعات مثال شامل موارد زیر است:

تکنیک های میکروسکوپ: فوق العاده رزولوشن، چند فوتون، زمان حل شده، محاسباتی، اپتیک های سازگار، تصویربرداری چند منظوره، عملکردی، in-vivo، تعاملات زمان واقعی با خبرنگاران نوری

بیوفوتونیک: میکرو اندوسکوپ ها و میکروسکوپ های کوچک، منابع لیزر نوآورانه برای تصویربرداری بیولوژیکی و سنجش، الیاف نوری تخصصی، optogenetics، دستکاری نوری، نوروفوتونیک، تصویربرداری نوری و دستگاه های سنجش نوری قابل پوشیدنی یا ایمپلنت

بیوفوتونیک کوانتومی: پیشرفت های اخیر در درک و اعمال اثرات کوانتومی برای مطالعه سیستم های بیولوژیکی و فرآیندهای، و اخیرا روش های فوتونیک را براساس خواص کوانتومی و تعاملات ایجاد شده است که می تواند منجر به کاربرد های عمده زیست پزشکی شود

طیف سنجی: فتوشیمی، PhotoBiology، دینامیک حالت هیجان انگیز، تجزیه و تحلیل طیفی، unmixing، رامان، رامان، رامان افزایش یافته، پراکندگی رومان منسجم، طیف سنجی عکس

روش های محاسباتی: بازسازی تصویر، پردازش تصویر، یادگیری عمیق و یادگیری ماشین، تکنیک های سنجش پیشرفته در بافت های جدا شده، میکروسکوپ فراتر از بازسازی تصویربرداری: روش ها برای ضبط اطلاعات کدگذاری شده در فضا و زمان، تکنیک های هولوگرافی

Optofluidics و Biosensors: Microfluidics، Lab-on-a-chip، یکپارچه سازی فوتونیک برای تشخیص و سنجش، جریان سیاتومتری، سیستم های Velocimetry و PIV

خبرنگاران نوری: توسعه فلوروپور آلی، رنگ ها و نشانگرها، مواد معدنی برای سنجش فوتونی، رویکردهای پراکندگی نور، رنگ های سنجش ولتاژ

اپتیک کوانتومی اتم ها ، مولکول ها و مواد جامد

اپتیک کوانتومی اتم ها ، مولکول ها و مواد جامد

این کمیته فرعی به دنبال کمک های اصلی در منطقه کلی فیزیک اتمی ، مولکولی و نوری است که به خصوصیات حالت کوانتومی ، تعامل کوانتومی و کاربردهای آنها می پردازد. علاوه بر موارد مربوط به اتم های خنثی ، یون ها و مولکول ها ، مشارکتهای مربوط به نقاط کوانتومی ، مراکز رنگی و ابررسانا نیز تشویق می شوند. مباحث مثال شامل موارد زیر نیست:

گرفتگی نور ، منابع نور کوانتومی و تداخل سنجی کوانتومی ، نور آهسته/سریع و حالتهای ثابت نور

خاطرات کوانتومی و تکرار کننده های کوانتومی

طیف سنجی جذب دو فوتونی

خصوصیات نوری حالتهای کوانتومی ماده از جمله درگیری ماده

سیستم های اندازه گیری دقیق کوانتومی جدید و استانداردهای فرکانس نوری

خنک کننده و به دام انداختن لیزر ، مولکول های سرد ، یون های به دام افتاده ، شبکه های نوری ، برخورد سرماخوردگی ، گازهای اتمی انحطاط ، بینایی اتم

فیزیک ساطع کننده کوانتومی تک: اتم ها ، مولکول ها ، نقاط کوانتومی ، مراکز رنگی.

اپتومکانیک کوانتومی ، تعامل فوتون-پونون

انتقال کوانتومی و تبدیل فرکانس در سیستم های اتمی ، مولکولی یا نوری مکانیکی