時間：2022-03-12 02:29:56
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇影像物理學，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
在醫學影像里廣泛應用的超聲成像技術，主要便是利用了超聲脈沖回波原理。由于這種醫學影像技術的人體成像原理是通過超聲波的能量來實現的，所以對人體無任何輻射性危害，而且因為該成像技術成本較低、安全性高，已被普及廣泛應用到臨床、介入治療等方法中，成為醫院里醫學影像設備中重要設備之一。隨著超聲成像技術的普及應用，超聲影像技術的物理原理基礎在醫學影像物理學也變成了重要的組成部分。通過學習超聲影像的物理方面基礎，能夠幫助認識和理解超聲的含義及超聲影像的意義。因此本次研究通過利用超聲脈沖回波原理設計影像物理學實驗，促進超聲影像物理學的學習，詳細如下。
1 實驗研究目標
超聲成像的目的在于，聲波于人體各組織的穿透能力達到可以深度成像。超聲成像所測算的物理量為聲波的回波幅度和相位，回波的時間常用于定位聲波的深度。由于聲波在人體組織的穿透速度約等于常數，因此回波的特征可以反映不同人體組織密度的不同。經過對反射回波的接收，并使其在顯像屏上以不同的亮度等級呈現，最終形成超聲圖像。而若超聲波的頻率越高，則其波長越短，能量越高，分辨率越高，所成圖像質量越佳。但是由于聲波穿透深度與聲波頻率成反比，深度越小頻率越高，所以想得到質量高的高頻超聲成像是以犧牲穿透深度為代價的[1]。通過設計實施超聲脈沖回波原理設計影像物理學實驗，可以更好的掌握聲波的產生及傳播原理，提高對超聲波圖像的物理意義的理解，掌握超聲波的各項參數對超聲最終所成圖像的影響。
2 實驗設計原理
超聲波的基本參數有三個，包括頻率、波長和聲速。聲波的振動頻率f=振動數/時間（s），f由振動源決定，聲波（在人體內部）的傳播速度c取決于傳播媒體。超聲波和人體組織發生相互作用后之后，改變了起載體功能的超聲波的物理特性，例如使能量發生衰減改變，使聲波的傳播方向發生反射、衍射等改變。而臨床診斷所需要的信息就依托存在于這些不斷變化的物理參數中，這些物理參數的不斷變化不僅是診斷信息的依附，更是一些補償機制的依據[2]。而波的吸收定律、反射定律等是掌握超聲波成像原理的關鍵。超聲波和人體組織發生相互作用而引起的能量變化為一個能量衰減的過程，像聲束在人體組織表面發生折射、散射等均會減弱入射聲波的能量。不管聲波通過的內部是何種分子過程，超聲波能量的衰減均符合如下式的負指數形式規律：
3 實驗儀器設計及內容
本次實驗中所需要使用的實驗儀器包括：超聲體模、美國OLYMPUS公司的超聲發射接收儀器、超聲測試模具及邁瑞公司的DP6600的超聲診斷儀器。通過這些設備，依據實驗要求事項，設計了兩個內容的實驗，詳細如下：
3.1 圖像與體模的驗證實驗
首先通過超聲診斷儀器的探頭來探測超聲體模，觀測超聲圖像所顯示的體模信息，而后將超聲圖像與超聲體模進行對比，以此來掌握超聲圖像所反映的物理意義。而后對超聲診斷儀器的各項參數進行完成調整，包括聲波速度、診斷儀探頭的發射頻率、聲波功率及超聲回波的接收靈敏度等[4]，同時觀察超聲顯示圖像的改變情況。實驗目的包括了解超聲波各項參數對超聲圖像的影響過程，所以調整超聲各項參數對圖像變化情況的影響，應被記錄、加入到最終的實驗報告中。
3.2 綜合測算聲速類實驗
通過使用示波器、超生脈沖回波規律、超聲波發射接收儀器及超聲波測試部分，來對超聲波在介質水中的穿透速度、超聲波在有機玻璃內傳播的衰減系數進行記錄、計算。實驗進行時，需要注意示波器和超聲波發射接收儀器的仔細連接，而后將恰當的傳感器接入超聲發射接收儀器的T/R端口，且把傳感器置于適當測試模具的有利位置。在對超聲波在介質水中的穿透速度進行計算時，同時觀察、記錄示波器所反映的波形圖，利用示波器的B掃描功能及X軸掃描拓展功能，來對中間兩個不同界面的反射脈沖回波分別對應的峰值點間的時間差進行詳細記錄，以此來完成對超聲波在介質水中的穿透速度的計算。在關于聲速計算的最終實驗報告中需要包括：聲速測試的物理原理，測得的脈沖回波波形，對兩個脈沖回波分別的峰值點和峰值點間的時間差的標識，詳細計算過程，實驗中產生的誤差及誤差產生的原因。在對超聲波在有機玻璃內傳播的衰減系數進行計算時，觀察示波器所反映波形，記錄測試模具里兩個界面脈沖回波的峰值幅度。
4 結語
在影像物理學的研究中，包括許多用于成像的物質波。本次實驗選取的超聲波為其中一種安全可靠有效的物質波，通過本次實驗，可以對超聲在不同介質里的傳播規律及聲波的衍射、折射、散射等在超聲成像中的作用進行深入了解，理解超聲影像顯示的物理原理，而且在一定程度上對影像物理學里的理論進行了驗證。
參考文獻：
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【關鍵詞】衛生學校 影像專業 物理學 教學改革
【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）28-0178-01
教學改革是教育界一個永恒的話題，要提高教學的質量和效率，只有在教學中不斷地探索和思考，拋棄陳舊的教學思想，樹立新的適應現狀的教學觀念，遵循事物發展的客觀規律，充分做到以人為本，才能使我們的教學工作永遠立于不敗之地。
物理課在衛生學校影像專業的教學中占有非常重要的地位，如何開展有專業特色的物理課教學是當前我們應該探討的問題。隨著近代物理學、圖像處理技術和計算機科學以及生命科學的迅猛發展，人們對生命現象從解剖學層面上的認識逐步深入到分子生物學上，醫學的許多分支學科已越來越多地把它們的理論建立在精確的物理科學基礎上。物理學的技術和方法，在醫學研究和醫療實踐中得到了應用和延伸，反過來又不斷地促進了物理學的發展。要想讓影像專業的學生深入透徹地了解這些成像技術的基本成像原理、圖像特點，掌握圖像的觀察、分析與診斷方法就必須首先使他們透徹地理解與其相關的物理學基本原理，從而為影像物理學、圖像處理與分析、影像機械、核醫學等后續專業基礎課及專業課的學習打下堅實的基礎。影像專業是隨著臨床影像設備的發展而新發展起來的專業，目前還沒有統一的教學模式，多數學校還一直沿用傳統的教學方法，由于受課程學時數的限制，課程內容多，且要求面面俱到，在課程實施過程中局限于普通物理學的知識內容，特別注重邏輯的系統性，而忽略了物理學與專業課的橫向聯系、學科間的交叉融合，造成醫用物理和影像物理內容的大面積重復。純物理理論過深，與生命科學結合得不緊密，教學方法呆板。因此，如何打造出一套突出影像專業特色的物理學教學內容和教學方法這一問題就擺在了我們面前。
一 影像專業物理課改革勢在必行
衛生學校的招生對象主要是初中畢業學生，而且學習基礎較差，接受知識的能力不好，不能主動地鉆研和學習。而初中所學的物理知識相對簡單，與影像學知識要求相差甚遠，導致學生在學的過程中感覺相當吃力，在學習過程中喪失信心，興趣全無，學習效果不好，很多學生出現混課、睡課、玩課的現象。而作為中等職業學校，物理課的課時又相當有限。因而在物理課的教學中如何選擇內容，如何選擇教學方法，做好物理知識與專業知識的銜接，為專業知識的教學工作打好基礎，做好準備顯得相當重要。
二 教學內容的改革
由于中職學校物理課時相當有限，在有限的時間內，要想全面地、完整地、系統地學習好物理是不可能的。因而在教學中很好地選擇內容，尤其是選擇好與專業相關的內容就顯得相當重要。在通常的教學中，都是先學習力學、運動學，這樣對學生的專業學習幫助不大。如果我們在教學的過程中，舍去與學生專業知識聯系不大的力學和運動學，而學習與學生專業知識緊密相關的聲學（與超聲波成像有關）、電學（與各種設備原理有關）、磁學（與各種設備原理有關）、原子物理學（與磁共振成像有關），這樣有助于學生更好地學習專業知識，提高學生學習的興趣，降低專業教學的難度。并且，這些內容相對獨立，與力學和運動學的聯系不大，具備課程改革的條件。
三 教學方法的改革
中職學校的教學不同于普通中學的教學，普通中學的教學是為上一級學校培養基礎型合格人才，重理論、輕實踐，而中職學校是面向社會培養實踐型合格勞動者，重實踐、輕理論，因而在教學中應區別對待。在中職教育教學中，除了搞好理論教學，更要培養學生的實踐能力和動手能力。因而在教學的過程中，要利用一切可能利用的手段，提高學生的實踐能力和動手能力。因此，學校要有完善的教學設施和實驗設備，讓學生能看的多看，能做的多做，能動的多動。如果學校沒有相應的設施，老師應多收集相關的圖片、資料，通過多媒體向學生展示，讓學生形成更直觀的認識和了解。在這一點上，老師千萬不要怕麻煩而一講了之，老師省事了，學生就麻煩了。
四 編寫適合影像專業的物理校本教材
由于影像專業是一個新興的專業，在教學中又沒有與之配套的物理教材，而現行的物理教材又不能很好地適應專業課的教學要求，因此，編寫一本具有專業特色，適合專業教學的校本教材就很有必要。在編寫物理校本教材的過程中，要求編寫教材的教師充分了解影像課的教學內容，了解影像課程所需的物理知識和要求，充分了解重點和難點，做好內容的取舍，在編寫的過程中充分體現影像專業的實踐性，注重學生的實踐和體會，這樣才能編寫出具有專業特色的，適合專業教學的，更好的與專業知識銜接的物理校本教材。
課程教學改革是一個永恒的話題，改革的目的是為了適應新形勢的發展，提高教學水平和教學效果。因而我們在教學的過程中要多思考、多實踐、多突破、多總結，才能使我們的教學水平更上一層樓。正所謂仁者見仁，智者見智，由于本人才疏學淺，定有很多不如人意之處，還望廣大專家和同行提出批評和建議。
醫學放射物理學是以物理學知識研究和解決有關疾病診斷和治療的交叉學科。從1895年倫琴發現X射線以來，放射診斷和放射治療不斷地在臨床應用和實踐，目前已發展成現代醫學的重要學科。現今的放射診斷(包括核醫學診斷)已具有良好的設備如X線診斷機、CT（計算機斷層攝影）、DSA（數字減影儀）、MRI（核磁共振成像）等影像技術。這些技術的創新必然改變醫學影像的思維。原來的二維模式被現代的三維(立體)甚至四維(臟器移動、血管搏動)影像所取代。從解剖學結構轉化成功能化影像學(分子生物學水平)，能夠觀察到非常細微的形態學改變，其圖像質量、清晰程度和掃描速度均達到了空前的高度。這為醫學的提高，為數字化醫院的實現奠定了堅實的基礎[1]。除診斷機外，60鈷治療機、直線加速器、近距離治療機(后裝機)、伽瑪刀(γ刀)和體層放射治療(tomotherapy)等設備的不斷完善，為惡性腫瘤提供了強有力的治療手段。兩者的結合是發展現代醫學牢固的支柱。近年來從放療機又派生出很多治療腫瘤的儀器。國內能見到的有“超聲聚焦刀”“射頻治療儀”“各種熱療機”“氬氦冷凍治療刀”等，雖名目繁多，然皆屬于物理學治療腫瘤的范疇。其治療效果，各單位僅有少量報道，難以確切評價。
2影像診斷技術在腫瘤放射治療中的應用
影像技術在現代腫瘤放射治療中的作用已越來越顯示其重要性，已成為多學科交叉研究和關注的熱點，而且貫穿于腫瘤放射治療的全過程。對腫瘤早期診斷、鑒別診斷、臨床分期、治療方式選擇、生物靶區的精確定位、外科手術方案中的切除范圍、療效監測和評價、治療后隨訪、復發再分期和再次治療計劃的實施等各個階段提供了精確信息，極大地促進了腫瘤放射治療技術的發展。進入21世紀以后各種新的影像信息源和成像新技術迅速普及，使放射治療從常規放療轉換成三維適形放療(3D-CRT)、調強放療(IMRT)和圖像引導放療(IGRT)[2]。近年來不斷有新的組合型一體化設備先后問世例如CT與直線加速器組合、PET與CT組合[3]，PET與MRI組合等，打破了醫學影像與腫瘤臨床治療的傳統界限和模式，經歷了一個從一般到特殊，從單純形態到功能結合，從宏觀診斷向微觀和分子水平診斷的發展過程。
3放射治療物理學新進展
隨著計算機的臨床應用和醫學影像新技術的問世，先后出現了各種類型的放射治療儀器，使三高一低(高劑量、高精度、高療效和低損傷)這一治療目標成為可能。最具代表性的設備有X刀和γ刀[4]、智能跟蹤放射手術加速器（Cyberknifer）[5]、斷層放射治療機（Tomotherapy）、動態靶向定位治療機（dynamictargeting，DT）[6]、影像引導放療機（imageguidedradiotherapy，IGRT）和諾力刀等。以往的常規放射治療雖有效果，但受到腫瘤周圍正常組織耐受量的限制而被迫中斷。提高腫廇組織劑量，減少周圍正常組織受量，改善“治療增益比”就能增加局部控制率和治療效果。適形放療能使腫瘤在照射過程中高劑量區劑量分布在三維(立體)方向，不但與腫瘤靶區形狀一致，且其強度均等分佈，但當腫瘤緊鄰或包裹正常重要組織時就必須對射野各點的輸出劑量率或強度進行調整，使周圍正常組織受到保護，從而引入了調強的機制。1993年臨床開始應用調強適形放療和逆向治療計劃設計[7]，不僅能使照射與靶區形狀一致，還能通過動態多葉光欄(MCL)對射線束強度進行調整，使多束不同強度的射線束穿透治療區形成射線邊界銳利(類似刀切)，射野內各點劑量均勻的照射。調強適形放射治療是放射治療領域內一次重大的歷史飛躍，對腫瘤放射治療的發展起到了巨大的推動作用。放射治療物理學經過漫長的發展階段基本上已滿足臨床放射治療的需要。但有些問題尚需進一步研究和探索。特別是調強適形放療中有關照射時間，劑量分割，各單位自行設定，無常規可循。其次，腫瘤靶區的精確定位，亞臨床灶的判斷，照射時病人的移動均很難撐握及控制。希望能找到一個理想的解決辦法。
4高LET(線性能量傳遞)治療機
盡管加速器所產生的X線和電子線，60鈷所產生的γ線能量很大，能殺死大量癌細胞，但當射線進入人體后，沿著行進的徑跡(軌跡)其傳遞能量卻很小稱低LET，低LET對缺氧細胞和靜止期細胞(不參與分裂和增殖的細胞)起不到殺滅的作用。因此20世紀70年代國外開始研究高LET射線。這類射線的生物效應對細胞氧含量和細胞分裂(增殖)各期的依賴性較小。它們可以在缺氧或低氧狀態下仍可起到殺滅腫瘤細胞的作用。問世的儀器有快中子、負π介子、各種重粒子及質子等。臨床已開始應用，更多的還處于研究階段。國內中子刀臨床已開展，積累了較豐富的治療經驗。質子治療[8]正在試運行中，這些儀器造價昂貴，費用難以承受，短期內無法普及。在高LET治療中要算硼中子俘獲治療系統（boronneutroncapturetherapy,BNCT）[9]能量釋放最為猛烈。它是一種通過發生在腫瘤細胞內的原子核爆炸摧毀腫瘤細胞的治療方法。其原理是給患者注射一種含非放射性的自然元素硼（10B）能與腫瘤細胞有很強親和力的特殊化合物。當進入人體后迅速濃聚于腫瘤細胞內，此時用超低能中子射線照射，中子射線與進入腫瘤細胞的硼元素發生核反應，釋放出一種具高線性能量轉換的α粒子，即使少量的α粒子在腫瘤細胞內釋放就足以殺死腫瘤細胞（此種方法類似于氫彈爆炸必須有引爆裝置才能發揮氫彈的威力）。該治療方法尚處在實驗室階段，國內亦正在醞釀之中。
5放射物理劑量和放射生物劑量
采用X線治療腫瘤必需標明劑量單位。臨床最初采用“紅斑量”即生物體受照后皮膚出現紅斑現象，但這一定義含糊不清，既有物理劑量的內容又有生物反應的表示。要區別各自劑量內涵，物理學首先提出以“倫琴”命名劑量單位。實際是一個物理劑量，反映光子輻射本身的性質，但不能作為臨床劑量使用，以后逐漸轉換成吸收劑量。它不僅反映射線的性質，也顯示射線與生物體相互作用的程度。常用戈瑞（GY）和cGY。（GY的百分單位）作為劑量單位，一直沿用至今。而生物劑量是指對生物體輻射響應程度的測量。這是二個不同的定義，但又緊密相關。為達到二者的統一，1967年ELLIS將輻射的“療程時間”“分割次數”“每次劑量”“照射體積”和“射線性質”等物理學劑量因子與生物劑量有機的組合，提出放療的效應估算，設計出一系列公式，稱為名義標準劑量（nominalstandarddose,NSD）即時間——劑量——分割（time-dose-fraction,TDF）。將此公式制成表格式便于查找。但TDF不能區別對各種腫瘤組織照射后所產生的損傷程度，有的早期即表示（早反應組織），有的晚期才發生。（晚反應組織）為充分表達物理劑量與生物劑量之間的關系，代之以線性二次方程公式（簡稱α/β公式）來計算，仍以GY為劑量單位。Fowler用α/β公式的概念提出了生物效應劑量（biological-effective-dose,BED）即DBE公式。經計算可以分別求出早反應和晚反應組織的等效劑量，但它僅僅是一個大致的范圍。公式來源于動物實驗。臨床應用必須慎重。要考慮物理劑量的各種參數，又需要注意腫瘤組織照后的各種反應。尤其是組織修復和再增殖現象的發生。因此，很多學者提出了外推反應劑量（extrapolatedresponsedose,ERD）公式。DER是一個簡便的數學模式，把物理學諸因子與生物反應相結合，希望能更正確的反映腫瘤組織受照后的真實變化。DER也并不是最完美和理想的方案。由于個體的差異，各種腫瘤組織對受照后的反應亦不同，難于用單一公式來表達物理劑量單位和生物劑量單位的轉換。這一課題尚待進一步探索。目前，有關放射劑量學的改制國家已經啟動，放射物理工作者應努力按ICRU（國際輻射劑量單位委員會）24號出版物。IAEA（國際原子能機構）227、374號出版物和中華人民共和國JJG（國家劑量檢測規程）589-2001標準執行。總算有了一個規范的物理學劑量的法律保證。
6近距離治療（后裝機）
自1898年居里夫人發現了鐳（Ra）元素之后，1905年開始了第一例組織間Ra插植治療。1930年Paterson和Packer建立了Ra針插植規則及劑量計算方法，正式開始了近距離治療。直到20世紀80年代近距離放射治療技術（后裝機）取代了傳統的近距離放射治療。后裝機采用遠距離操作，計算機控制，能夠勾劃出清晰的圖像和劑量曲線分布。無論從安全性、可靠性、防護性和病人舒適程度考慮，明顯提高了精度和治療效果，從而迅速推廣。近距離治療有多種方式，因腫瘤位置或解剖結構的差異，可采取不同的照射技術，空腔臟器常用腔內治療，實質性腫塊采取組織間植入，近幾年又開展了放射性粒子植入技術，配合其他治療手段治療前列腺癌[10]、胰腺癌[11]、甚至某些類型的肺癌、腦瘤等，取得良好效果。這也是繼近距離放療后的進一步發展，過去有些模具或敷貼器治療現在已為淺層X線或電子束所取代，術中置管術因受條件限制，國內僅有少數單位作過報道。近距離治療常用的核素種類繁多，源型各異，（管、針、液、膠囊等劑型）能量和半衰期也不同，除60鈷能量較高外，多數為低能含γ和β的混合線。放射線經金屬外殼過濾后成單一的γ線能譜。它照射的范圍有限，損傷危險性很小，是重要的輔助放射治療工具。
關鍵詞：醫學物理學 相位 問題
中圖分類號：G642 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.031
1 引言
醫學物理學（也稱醫用物理學等）是醫學各專業學生必修的一門自然科學基礎類課程，是介于現代物理學與醫學之間的一門邊緣學科。其任務是給學生提供較系統的物理學知識，使他們在中學物理的基礎上進一步掌握物理學的基本概念、基本規律和研究方法；同時學習一些以物理學為基礎的醫學技術的物理原理，對如何定量研究生命現象有所體會 [1]。這就要求醫學物理學教學內容既要與醫學應用相聯系，又要保持物理學邏輯分析推理的嚴密性。但是，現有的大多數醫學物理學教材[2-7]對振動與波動中相位的求解都不太嚴謹，這與物理學應有的嚴密性相違背，特在此探討。
2 相位問題的出現
在參考教材[2-7]中都部分或全部出現了以下三處相位求解問題。
（1）由簡諧振動的初始條件求解振動的初相位。即t=0時，由初位移x0和初速度v0求初相位 。根據振動方程（余弦形式）和振動速度方程可得：x0=Acos ，v0=-Aωsin
解得振幅A和初相位 分別為： （1）
這里 的表達式不準確。
（2）兩個同方向同頻率簡諧振動的合成時，合振動的初相位。
設這兩個簡諧振動的振動方程分別為，x1=Acos（ωt+ 1），x2=A2cos（ωt+ 2），根據x=x1+x2，可用旋轉矢量求出合振動位移x的表達式。如圖1所示，圖中可以看出，任一時刻合矢量A在Ox軸上的投影x等于矢量A1、A2在Ox軸上的投影x1、x2的代數和，即x=x1+x2。可見合振動仍是一簡諧振動：x=Acos（ t+ 2）
其中，合振動的振幅
合振動的初相位 （2）
這里 的表達式也是不全面的。
（3）波的干涉中，推導空間任一點的振動情況時，該點合振動的初相位。
兩列相干波傳到任一點P時引起的分振動分別為：
類似于上面可知，P點的振動還是簡諧振動：
y=Acos（ωt+ ）式中
初相位 （3）
這里 的表達式同樣也是不全面的。
3 討論與舉例
以上三處相位問題的共性都是忽略了相位 的角度范圍。根據 所代表的物理意義以及矢量圖表示法，結合中學三角函數的有關數學知識， 毫無疑問可以處在四個象限中的任何位置。在前面公式（1）（2）（3）中 =arctg（a），根據 =arctg（x）函數的性質， 的范圍是在-π/2～π/2之間，即 只可能在一和四兩個象限里。這樣就人為減小了 角的可能范圍，在很多情況下會導致所得 角是錯的。
在問題（1）中，t=0時，根據振動方程和振動速度方程可得：x0=Acos ，v0=-Aωsin ，兩式相除，只能得到 ，而不是 。
問題（3）本質上就是問題（2）。在問題（2）中，根據矢量圖1，
所以，正常推導也得不到 這個不準確的結果。
顯然，問題（3）中正確的表達式也應是
。
下面以一個簡單的例題來進一步說明上述相位問題。
假設（1）情況下，t=0時，簡諧振動的初位移為-A和初速度為0，求初相位 。根據振動方程和振動速度方程可得：-A=Acos ，0=-Aωsin ，則cos =-1，sin =0，那么在0～360°范圍內 =π。而如果根據（1）式， 。孰對孰錯，無需再議。
對于（2）和（3）情況下 角的最終確定，應結合矢量圖示法，根據兩分矢量的初始位置進一步確定，在此不再詳述。
4 小結
部分醫學物理學教材中存在相位求解不夠嚴謹的問題，產生該問題的根本原因是對初相位的角度范圍不清晰，公式推導不嚴謹。求解簡諧振動中的初相位應盡量結合矢量圖表示法。
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一、改變教學方法，加強實驗的探索性
很長時間物理實驗總是被老師從書本上照搬過來，告訴學生應該怎樣怎樣操作，學生們也只會機械性的驗證課堂上學過的那些理論知識，枯燥泛味的操作過程，又如何能提起學生的興趣。之所以會有這樣的感覺，主要還是長久以來的教學方法本身存在著問題。為了讓學生們自己產生對物理課、物理實驗的濃厚興趣，充分的調動他們對于學習這門學科的主動性，自我培養他們的實驗能動性，在實驗教學的過程中盡量把驗證性實驗改為探索性實驗，把影像演示實驗改為教師邊講邊實驗，把課本中的敘述實驗改為操作性實驗，以及對實驗器材進行改進等。
讓學生像一名“科學家”似的主動探索知識，渴求知識，而不是照本宣科的總結、概括。學生也應多多動手、開動腦筋，更多的嘗試實驗設計、操作，通過自己獲得更多的物理規律和物理知識，從而充分發揮物理實驗教學的創新功能。探索性實驗可以讓學生獨立思考、獨立構思、獨立分析，要從多種角度去觀察分析，概括出定義及定律。使學生加深了對物理定律公式的理解，了解了他的建立過程和物理意義，這對于將來從事這方面工作的學生來說也具有很重要的意義。
二、要調整好理論與實驗的順序
由于學生對實驗的理解能力有強有弱，所以不是所有的驗證性實驗都可以放在理論課之前做，而是要根據實際情況，遵循由易到難、采取循序漸進的原則來選擇實驗內容。例如：學生在對電路是怎樣形成的尚未掌握時，直接將并聯電路的實驗演示放在理論課之前講，學生就無法得知這個實驗到底是通過什么理論產生的。但是如果學生掌握了基本的電路知識，知道了電阻、電流、電壓之間的關系，就可以將“R=R1×R2×R3......／R1+R2+R3....”.這個關系式的驗證變為探索性實驗，放在理論課之前研究。
三、討論與實驗相結合，培養學生的創新能力
在教學過程中，教師可以先演示一些有趣的物理現象，創設情境讓學生由驚奇產生好奇，激發學生們的興趣，并且引導學生注意整個現象產生的過程，在哪種條件下會產生以及有哪些特征。要結合一些實驗內容，盡可能的貼近于生活，配合一些生動有趣的視頻影像，快速吸引學生的注意力，讓他們對即將開始的物理實驗產生期待。
教師在演示物理實驗的過程中，應該為學生創設出良好的問題情境，如“這個理論是在哪種環境下產生的”“為什么會有這樣的結果”“在另外一種條件下會不會有相同的結果”等，激發學生探索的欲望和討論熱情，讓學生通過思考與討論，努力探索得到更多解決問題的路徑和方法。
在學習物理的過程中，老師還可以引導學生利用身邊的小器材自己做一些小實驗。如“利用針筒研究大氣壓是否真的存在，利用導線和小燈泡來判別哪些是導體”。更重要的是，學生可以把這樣小實驗拿進課堂互相討論、交流，不僅能豐富學生的實驗經驗，還能激發學生的創新熱情。
四、實驗過程中教師應起引導作用，培養學生靈活運用物理知識
由于中學生觀察能力較差，所以學生可能不知道在實驗的過程中需要觀察什么以及如何觀察。這時候教師要正確發揮其引導作用，啟發學生把注意力集中在仔細觀察、做好測量記錄的那些方面中去，引導學生注意各種現象之間有什么樣的關聯，使學生對所觀察的實驗有一個比較完整、系統的認知，而且教師要隨時注意學生安裝、操作儀器是否正確、規范。這樣一方面能培養學生的觀察能力以及在實驗中的操作能力，另一方面可以保證測量所得數據的正確性，從而確保實驗的成功。
實踐證明，學生在實驗過程中，既要獨立分析、構思，又要親自操作實驗、觀察過程與結果、總結實驗規律。這樣不僅培養了學生的動手能力與實驗技巧，而且使學生加深了對物理定理的理解以及了解物理定律公式是如何建立產生的。擁有扎實的理論知識以及豐富的實驗經驗，對他們以后研究更深層次的物理學也有非常重要的意義。
參考文獻
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大學物理 模型抽象 應用分析
一、引言
自20世紀后半葉，新技術特別是高新技術發展之快是前所未有的。高新技術包含的科學知識高度密集，綜合性極高，如紅外和紅外成像技術、激光技術、計算技術、信息技術、航天技術、生物技術等等，都無一例外地與物理學等學科的基本概念、基本理論和基本實驗方法密切相關，其發展在很大程度上依賴包括物理學在內的各學科的發展。然而，大學物理是學生最懼怕也是最頭疼的一門課程，從一開始學習，同學們就帶著抵觸的情緒，對它望而生畏。如果大學物理教學能夠體現這些新的成果，以現代教育思想為指導，對傳統教學方法加以改革，運用多種教學方法與教學手段進行教學，真正讓物理“從生活走向物理，從物理走向社會”，結合現實中的實例去講解有關問題，提高物理學習的趣味性，那么學生物理學習的積極性和主動性就能大大提高。
二、從現實生活中抽象物理模型，從生活走向物理
由演示實驗、生產實際、生活經驗等引入相關知識，配以較多的插圖,給學生一個形象生動的圖像，然后建立相應的理論模型，進行理論上的分析、推理、論證。例如，對于剛體模型同學沒有接觸過，首先給同學們強調剛體是一個在外力作用下形狀和大小都是不變的物體，初步讓他們掌握剛體的概念，再給他們舉面團，這種物體在外力的作用下形狀和大小是變化的，就不是剛體，像砂輪等形狀和大小等都是不變的物體就是剛體，這樣同學們就輕松掌握了剛體的概念。再如，剛體中的角動量守恒問題，溜冰員、芭蕾舞蹈員的例子就是角動量守恒的，在她旋轉開始時，雙臂張開，旋轉速度不是很快；但當她將雙臂收攏時，她便轉動得更快了；同樣，空中飛人和高臺跳水員的旋轉動作也是角動量守恒的，運動員跳離跳水臺后，僅受到地球重心作用于其質心，因此，就質心坐標系而言，重力對運動員產生的力矩為零，其角動量守恒。如果運動員收縮身體，使對質心的轉動慣量減小，則身體相對于質心的轉速將加快；如果將身體伸展，轉動慣量增加，則身體的轉速將減小。這樣的實例讓同學們得以理解。即從生活中的例子去講解知識時同學們更能直觀地理解、掌握。
講述相對運動時，可用一個日常問題“雨中行走，如何使淋雨最少”引出。考慮了風向、雨速、人體形狀（面積）等眾多因素，通過建立模型分析，不同的模型得出的結論不盡相同。通常來說，若你發現雨是從你前方打來的，那么跑得越快越好；若雨是從后方或側后方打來的，且速度較小，那么奔跑時也是越快越好；若雨是從后方或側后方打來的，且速度較大，以致人站在雨中時，后背淋到的雨比身體其它部分還要多，那么奔跑時應使后背恰好不淋雨為最好。這種教學也可以看做是一種趣味教學，能夠有效地調動學生思考積極性，引發學生的創新意識。
講述液體的表面性質時，通過反復演示,提出“為什么毛筆入水毛散開,出水面又聚合”這樣的問題，學生探究的活力頓時就會被激發出來。許多同學都會演奏一些樂器，但對于弦樂器的調試卻無從下手。結合已經學過的振動學知識，淺析弦樂器的發聲原理，并且可以為演奏者檢音、調試提供理論依據和實驗結果參考。
結合現實中的實例去講解有關問題，既能提高物理學習的趣味性，也能大大提高學生的積極性和主動性。
三、讓物理知識在現實生活中獲得應用，從物理走向社會
戴電子表的人一定都為它的方便和準確性而感到高興。它不但能顯示時間，而且能顯示星期和日期。可你知道這種電子表是怎樣造出來的嗎？一提到時鐘，大家一定會想起振動。機械表利用的是機械振動，電子表當然是利用電學振蕩。最早的振蕩電路是由電感器和電容器構成，稱為LC電路，但其頻率穩定性卻不大好，后來，科學家們用石英晶體代替LC振蕩器，就大大提高了頻率穩定性。石英為規則的六邊形晶體。在石英晶體上按一定方位切割下的薄片叫做三長兩短英晶片。石英晶片有一個奇妙的特性：若晶片上加以機械力，則在相應的方向上就會產生電場。這種物理現象稱為“壓電效應”。當在石英晶片的極板上接上交流電場，當外加交變電壓的頻率與石英晶片的固有頻率相等時，就會產生共振。這種現象稱為“壓電共振”。利用這種穩定的振蕩特性，人們就創造出了精度極高的電子表和石英鐘。
1953年5月24日立體電影首次出現，截至2010年3月底，中國內地立體銀幕已有1100多塊，僅次于美國而位居世界第二。那么，立體電影的原理又是什么呢？
這要從人眼看物體說起。人的兩只眼睛同時觀察物體，不但能擴大視野，而且能判斷物體的遠近，產生立體感。這是由于人的兩只眼睛同時觀察物體時，在視網膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物體的左側面較多，右眼看到物體的右側面較多，這兩個像經過大腦綜合以后就能區分物體的前后、遠近，從而產生立體視覺。立體電影是用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同時拍攝下景物的像，制成電影膠片。在放映時，通過兩個放映機，把用兩個攝影機拍下的兩組膠片同步放映,使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。
觀看立體電影常用的方法有兩種：一是看黑白立體電影戴紅綠眼鏡的方法；二是看彩色立體電影戴偏光眼鏡的方法。
1.戴紅綠眼鏡看黑白立體電影
兩臺放映機，其一透過紅濾鏡放映紅色影像，另一透過綠濾鏡放映綠色影像。這兩影像同時在銀幕上相疊。電影觀眾戴了紅綠眼鏡看銀幕上一紅一綠的畫面時，左眼只看到綠像，(這是左方攝影機所拍攝的景象)，而右眼只看到紅像(這是右方攝影機所拍攝的景象)，這就產生在現場觀看到的立體感覺。
2.戴偏光眼鏡看彩色立體電影
在每架放映機前裝一塊偏振片，它的作用相當于起偏器。從兩架放映機射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到金屬銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變。觀眾也戴上偏振片造成的眼鏡。左眼的鏡片只許左方攝影機的影像通過，而右眼的鏡片只許右方攝影機的影像通過，于是，就產生立體感覺。
研究熱輻射的規律時，可以加強對紅外技術的討論。現在，紅外技術的應用已深入到各個領域，在各方面都發揮了重要作用。在軍事上，紅外線可以進行夜間偵察；用紅外制導可打擊軍事目標；紅外遙控在陸地上能搜索和跟蹤目標；紅外通訊距離遠、保密性好。在工業上，用紅外可在惡劣條件下、高溫條件下測溫；通過熱成像儀可進行建筑物無損探傷；光纖通訊就是利用紅外波段進行通信的；用紅外進行各種檢測和自動控制；用紅外測量距離。在農業方面：用紅外進行加熱干燥糧食、農作物種子；紅外遙感農作物生長情況。在醫學上可用紅外熱像儀進行疾病診斷，進行紅外治療、理療。在科研上，用紅外進行光譜分析、文物考古研究、刑事偵察研究。在日常生活中：紅外取暖；用紅外線進行各種家電遙控和照明節能控制。通過這些例子，讓學生了解新技術，應用新技術，培養學生對高新技術的敏感性。
這樣，學生就不會覺得物理僅僅是做物理研究的人才需要的，他們能真切感受到物理學跟社會、生活的密切聯系。
四、根據授課對象優化授課內容
物理學系統龐大，內容豐富，分支學科越來越多，在有限的學時里不可能做到面面俱到，因此在教學中既要精選教學內容，突出教學重點，又要保持物理體系的系統性和完整性。應針對不同專業的專業特色及后續課程的要求，對教學內容進行優化。突出專業基礎的部分，重點講授后繼課程將涉及的基礎，適當增加專業的邊緣知識。
比如，對于計算機的學生結合電磁學、光學的知識分析光盤、磁盤的讀寫原理，鼠標的定位原理；電子電氣專業的學生可以適當增加電磁感應和渦電流的基礎知識，從日常生活的電磁爐，電度表記錄電量，到工業上對金屬的加熱，電視顯象管的加熱抽真空入手，引導學生應用物理的基礎知識分析其工作原理；對機械專業的學生，則突出力學、熱力學的內容，在光學部分只要求學生掌握最基礎的概念，及對干涉、衍射、偏振有個感性的認識，做簡單的計算。這樣既突出了物理課作為基礎課的地位，也引起了學生對物理課程的重視，讓學生確實感受到了物理與日常生活相關，與其他學科密切聯系，開拓了學生的思維，調動了學生學習的積極性，同時也增加學生應用物理思想、物理方法解決專業問題的意識和能力。
五、演示實驗與開放實驗相結合，讓物理浮現于眼前
中學物理教材一般由演示實驗、生產實際、生活經驗等引入相關知識，這種方式比較形象生動,容易激起學生的探究欲望，演示實驗也應是大學物理理論教學的重要組成部分。學生可以對演示實驗現象進行歸納總結，對實驗結果進行討論質疑。演示實驗一方面活躍了課堂氣氛，同時也有利于大家在爭辯中掌握正確的物理概念，培養學生的科學素質和探索精神。除此之外，還可以為學生提供開放、自主的實驗環境，讓他們去實現、驗證自己的想法，尋找質疑的答案。這一過程中教師可以指導學生學習和進行科學研究，從中培養學生的科研思維能力、創新能力和實際操作能力。
六、總結
大學物理課程教學內容廣泛,如何正確地認識和闡釋這些比較成熟的物理內容；如何把握學生對物理知識認識的規律性,發揮他們的主觀能動性；如何在傳授基礎知識的過程中有目的地培養學生的科學素養；如何恰當地安排好每一次教學活動，是大學物理教師所應該思考的問題。為順應科技和經濟的發展,大學物理教師應緊密結合教學實際，加強對學生應用意識、創新能力的培養，并從課程結構、課程內容、教學方法和教學手段等方面進行改革，這樣才能更好地發揮大學物理課程對促進學生知識、能力、素質的綜合提高的積極作用。
參考文獻：
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在19世紀電學發展的鼎盛時期，一些科學家出于興趣，開始研究稀薄氣體的導電特性。這些實驗是在密封的玻璃管中進行的。玻璃管中的空氣大部分已被抽走，在兩端分別嵌入一個金屬電極。當在兩個電極之間加上電壓時，玻璃管中稀薄的空氣就變成了導體。電流通過時，玻璃管中出現明亮的輝光。輝光非常美麗，很像北半球高緯度地區出現的極光。如果改變玻璃管中氣體的密度或成分，輝光的色彩與亮度會發生變化。曾經發現電磁感應現象的英國物理學家法拉第也研究過輝光放電，他在輝光柱上發現了一小段不發光的區域，人們稱之為“法拉第暗區”。
1858年，德國物理學家普呂克爾（1801-1868）注意到，當放電管中的空氣非常稀薄時，輝光就會變得越來越暗淡，最終消失，只在玻璃容器內壁正對陰極的地方發出淡淡的綠色熒光。他在放電管的兩個電極之間插入一個小小的擋板，熒光里便出現擋板的陰影，陰影的輪廓和擋板的外形完全一致。1876年，德國物理學家哥爾茨坦（1850-1930）認為，這是一種從陰極發出來的射線，由于玻璃管中沒有氣體分子阻擋，它可以直接到達對面的容器內壁使其發光。這種射線被稱之為“陰極射線”。科學家喜歡把那些從物體中發出的具有確定物理、化學或生物學效應，然而又看不見的物質稱為“射線”。
1871年，英國物理學家瓦爾利（1828-1883）發現，陰極射線會在磁場中偏轉，很像帶電粒子；英國物理學家克魯克斯（1832-1919）發現，這種射線可以推動金屬箔做成的小飛輪在真空中旋轉；曾經發現電磁波的德國物理學家赫茲注意到，這種射線可以穿透很薄的金屬片。赫茲的學生勒納德（1862-1947）還發現，真空中的陰極射線在穿透厚度為0.000265厘米的鋁箔后，還能在空氣中繼續穿行1厘米。德國科學家認為陰極射線是電磁波，而英國科學家則認為它是帶電粒子。
在追蹤陰極射線的時候，人們意外地發現了X光。
1895年11月8日，德國物理學家倫琴（1845-1923）在一次實驗中，將陰極射線放電管包上厚厚的黑紙，以防止外部光線擾亂陰極射線。這時他注意到，隨著陰極射線管每次放電，距離射線管1米遠處的一個用氰化鋇做成的熒光屏也在一閃一閃地發光。倫琴把這個熒光屏挪至遠處，可它照樣閃光；他又在陰極射線放電管和熒光屏之間放上書、木板和鋁片，熒光屏還是閃光；只有在它們之間放上鉛塊或厚厚的鐵板時，閃光才會消失。顯然，陰極射線管中發出的是一種穿透力很強的射線，但不會是陰極射線。
倫琴在實驗室里連續工作了6個星期，他仔細地研究這種射線與加在放電管上電壓之間的關系，研究各種物體對這種射線的吸收特性，以及射線在各個方向的強度分布。他將手掌放在陰極射線管和熒光屏之間，熒光屏清晰地顯現出手掌的骨骼。這種射線還會使照相底片感光。他用感光膠片拍攝他的夫人戴有戒指的纖細的手，結果照片不再富有詩意，那上面的手指就像是骷髏的指骨，套有一件不相干的金屬圈。隨后，他向外界公布了自己的研究結果，那張不可思議的照片尤其令世人大為震驚。
倫琴把這種來歷不明的射線稱為“X射線”，因為在數學中人們習慣用“X”代表未知數。今天，人們知道X射線是發自陰極的電子在電場中加速后，打在物體上突然減速輻射的電磁波。
利用X光，人們能夠看到身體內部的許多組織結構，發現骨骼的損傷和嵌入身體的金屬彈片，從而幫助醫生診斷疾病。
X光有著巨大的實用價值，倫琴沒有為自己申請技術專利。他說，就像空氣和陽光不應該申請專利一樣，X光也不應該申請專利，他希望全世界的人都能夠利用它。X光技術迅速地普及至世界各地，有力地促進了醫學進步。
倫琴在1901年獲得首次頒發的諾貝爾物理學獎。他晚年過著貧困的生活，在德國大蕭條的歲月中寂寞地死去。
1897年，英國物理學家湯姆孫（1856-1940）對陰極射線進行了更加精確的實驗研究。他在進一步提高放電管的真空度后，發現了陰極射線在電場中的偏移現象。赫茲在1891年曾做過類似的實驗，但由于真空度不高，在偏轉電極之間發生了氣體放電，不能產生使陰極射線偏轉的力量，導致赫茲對這種射線本質的誤解。湯姆孫對陰極射線在磁場中偏轉所形成的弧線半徑進行了測量，并用熱電偶測量陰極射線打在陽極上產生的溫度變化，從而計算出這種射線的速度比電磁波低得多。他在射線管中充入不同氣體，并且用不同材料制成的陰極做實驗，但得到的結果完全相同。他確信，陰極射線是一種帶負電的微粒，與氣體成分或陰極材料無關，它存在于一切物質之中。
1897年4月30日，湯姆孫向英國皇家學會報告了自己的研究結果，這篇報告對陰極射線的本質做出了最終的科學論斷。后來，湯姆孫用“電子”一詞命名他所確認的這種帶電微粒。從此，科學史家將人類發現電子的時間定為1897年。
就在湯姆孫發現電子這一年，德國發明家布勞恩（1850-1918）完成了應用電子技術的第一件發明——利用電子束做成了世界上最輕便靈活的“筆”，這種奇妙的“筆”可以描繪稍縱即逝的電現象，根據電子留下的蹤跡，人們可以從容地觀察電信號的變化過程。
布勞恩的發明是這樣實現的：在抽成真空的陰極射線管里裝上圓柱形空心電極，加上電壓，陰極發射的電子在穿過這種電極之時受到靜電力的約束，聚成細束；在電子束通過的路徑安裝兩對相互垂直的金屬平行板電極，使電子束跟隨加在電極上的電壓信號分別做上下垂直運動和左右水平運動。在與陰極相對的玻璃管壁上均勻地涂敷一層礦物質細粉（例如硫化鋅），電子束打在上面會產生黃綠色光斑，這種可以發光的涂層被稱為熒光屏。如果使電子束在水平方向做等速運動，熒光屏就會顯現加在垂直偏轉板上的電壓隨時間變化的過程。電子的這種工作方式被稱為掃描。
這項發明為科學家提供了夢寐以求的觀測儀器，使人們能夠超越感覺器官的局限，直觀地研究電的變化過程，為后來電視、雷達和電子顯微鏡的發明奠定了重要基礎。
1904年，美國發明家弗萊明（1849-1945）采用在真空中利用電流加熱燈絲的辦法，輕而易舉地獲得了逸出物體的自由電子，并用它做成了一種效率很高的無線電信號檢波器——真空二極管。
真空二極管中有一條燈絲和一個孤立的金屬電極，這個電極被稱為陽極。當燈絲加熱時，如果在陽極加上正電壓，電子就會在靜電力作用下到達陽極，使陰極與陽極之間有電流通過；如果在陽極加上負電壓，靜電力將阻止電子運動，電子就會滯留在燈絲周圍，電流就會中斷。由于電子很輕，慣性很小，真空二極管可使頻率很高的無線電信號被整流檢波成為人們需要的信息。弗萊明用它替代無線電接收機里的金屬粉末檢波器和晶體檢波器，可將微弱的高頻無線電信號還原成所傳輸的電碼信息，無線電接收機的靈敏度由此顯著提高。
1906年，美國發明家福瑞斯特（1873-1961）對真空二極管做出重大改進，發明了真空三極管，開辟了電子學發展的新途徑 。
福瑞斯特在真空二極管的燈絲和陽極之間，加裝了一個獨立的金屬柵網，稱作控制極。改變柵網上的電壓，便可控制到達陽極的電子數量。如果在柵網上加一個很小的電壓信號，在陽極便可得到一個與其變化規律完全相同、但幅度大很多的電信號，這種簡單的器件可以使電信號增強。真空三極管是一種能量轉換裝置，就好像是電信號的加油站，這項看似簡單的發明，翻開了電子技術發展史新的一頁。
自從1837年人類開始應用電傳遞信息以來，一個問題始終困擾著人們：電信號在傳輸的路徑上會衰減，變得越來越小，以致最后消失得無影無蹤，通信距離因此受到限制。1876年，美國費城舉辦國際博覽會，電報公司向全世界招標，尋求解決大西洋海底電纜電報信號傳輸衰減的技術方案，無人中標。自福瑞斯特發明真空三極管后，電信系統中的信號衰減不再成為問題。人們通過真空三極管很容易使衰減的電信號重新增大，通信質量明顯改善，通信距離大幅度增加。從此，使用電信技術的客戶迅速增多，電話、有線電報和無線電通信出現了新的發展，電信號把世界更多的地方聯結在了一起。
真空三極管的發明，使無線電廣播迅速成為一種大眾傳媒，收音機成為一種時尚家電。利用真空三極管產生功率強大的高頻無線電信號，同時將聲音變成的電信號疊加在上面，向幅員遼闊的地域播送語音信息。人們可以在遠離電臺的地方接收無線電信號，通過真空三極管充分放大，重新把聲音信號分離出來，推動揚聲器再現播音員和演員的聲音。1920年，美國匹茲堡建立了第一座面向公眾的無線廣播電臺。1922年，美國無線電公司編制了第一份無線電產品目錄，名稱為“家用無線電”。該產品目錄顯示，當時價格最高的收音機有4個真空管，售價401美元。同年，美國無線電公司生產出第一臺手提式電子管收音機。
真空三極管產生的高頻電信號可使人體某些組織發熱，從而改善血液循環，有助于醫生治療疾病；它還可用于熔煉金屬（例如在潔凈的坩堝里制造難熔合金），對金屬材料進行淬火處理，改善工具、機器零部件的性能等。無線電電子學技術開始跨出通信系統，進入人類活動的更多領域。
作為電子學裝置的核心器件，真空三極管推動著電子技術前進，直至1947年，三位美國科學家發明晶體管，它才逐漸退出歷史舞臺。
1925年，蘇格蘭人貝爾德（1888-1946）實現了用電信號傳送活動圖像的構想，發明了最早的電視。
貝爾德的方案非常富于想象力。他借用電影的做法，將不斷變化的景物影像分割為間斷的畫面，然后連續發送這些畫面，再利用人眼的“視覺暫留”效應，產生連續影像的效果。首先，通過透鏡將需要傳送的景物影像會聚成縮小的清晰圖像，在離影像不遠處安放一個對光線敏感的元件，當時他使用的是可以在光照下產生電流的硒片；然后，在影像與硒片之間放置一個轉盤，盤上有許多按照特定空間位置分布的透光孔，當轉盤快速轉動時，影像不同部位發出的光通過轉盤上的小孔依次從左到右、從上到下投射到硒片上，使硒片依次產生隨影像不同部位亮度變化的電流；這種隨時間迅速變化的電流經過真空三極管放大后傳向遠方，使一個燈泡發光，燈泡的亮度變化則與影像不同空間位置的明暗變化一致；燈泡發出的光通過一個相同的轉盤投射到幕布上；當兩個圓盤同步轉動、且轉動足夠快時，幕布上便呈現出與實際景物大體相似的影像。
在貝爾德最初研究電視的時候，人們認為他的想法稀奇古怪不切實際，無人給予他經濟上的支持。他只得白天替人推銷皮鞋油，晚上在狹小的頂樓做實驗，每天的收入只夠買面包和付房租，他的很多樣機是用餅干筒、自行車燈聚光鏡以及鞋帶捆扎的鐵條支架做成的。
1925年10月2日，貝爾德成功地把一個活動玩偶的舞蹈動作圖像，從頂樓的一個角落傳送到另一個角落。他激動萬分地跑下樓，把雜貨鋪里的一個小男孩拉上來當他的第一位電視觀眾。貝爾德一夜成名，許多投資者紛紛解囊，希望他實現更大的目標。1927年，貝爾德實現了從倫敦到格拉斯哥之間的電視信號傳送。1928年，貝爾德的電視信號從倫敦傳送到紐約。此外，貝爾德還發明了轉盤式彩色電視，提出了投影電視的設想，他認為應該讓人們像看電影那樣享受電視。
貝爾德發明的電視在實際應用中存在三個嚴重問題：機械轉盤小孔掃描速度不夠快，通過小孔投射的光斑太大，圖像閃爍且不清晰；燈泡的亮度變化滯后，使再現的圖像和原來真實的情景不一樣；兩個轉盤在機械上不容易同步，需經精細調節才能呈現穩定的畫面。此外，這種電視裝置龐大，不適宜在室外播送電視節目。貝爾德發明的是一種光學機械電視，從原理上說，這些問題當時難以解決。
1931年，出生在俄羅斯的美國發明家楚里金（1889-1982），采用在電場和磁場控制下的電子束再現活動圖像信息的方法，克服了機械轉盤電視系統的缺陷，實現了電視技術的實用化，奠定了現代電視技術基礎。
楚里金改進了布勞恩發明的陰極射線示波管。他在示波管底部涂敷可以在光照射下產生電荷的材料，用從左到右、從上至下掃描的電子束使圖像亮度的空間分布轉換成隨時間變化的電流。這種電流可以通過導線或電磁波遠距離傳輸，控制另一個示波管中的電子束，使其產生由左至右、由上而下的掃描運動，并把隨時間變化的電流還原成不同空間位置的亮度變化，在熒光屏上再現原有景物。由于電子可以聚成很細的電子束，在電場和磁場控制下迅速移動，因而能夠獲得清晰、穩定的畫面。
楚里金把產生電視信號的器件稱為光電攝像管，把再現影像的器件稱為電視顯像管，由于在這兩個器件中的物理過程幾乎是同時發生的，所以傳輸的圖像基本上沒有滯后。
在傳送電視畫面的時候，楚里金采用的方法就像是以一種特殊的方式搬動一塊花布到另外一個地方：首先沿水平方向抽取花布最上方的第一條緯線，緊接著抽取第二根、第三根……直到抽完最后一根。這些抽出的線被首尾相連牽拉到另外的地方，并重新按順序復原，這些緯線便組成了與原來花布一樣的圖案。只要抽運和重組的速度足夠快，這塊花布就好像在一瞬間挪動了地方。
轉化醫學（translationmedicine）是近年國內外醫學領域流行的一個新概念，2003年美國國立衛生研究院正式提出“轉化醫學”概念。它以人的健康為本、以重大疾病為研究出發點、以促進科學發現轉化成醫療實踐為宗旨。其主要目的是打破基礎醫學與臨床醫學領域固有的隔閡，搭建兩者間的橋梁，使日新月異的基礎醫學研究成果轉化為改善人類健康的防治措施［3］。因此，轉化醫學本質上是一個雙向開放、往返循環、持續向上的研究過程［4，5］。轉化醫學理念已逐漸成為世界醫學研究領域的共識，其應用有利于推進臨床醫學更好、更快速地發展。
2腫瘤影像醫學教學的現狀
腫瘤影像學是醫學專業中較為特殊的一門學科，其教學主要包括腫瘤醫學影像診斷和腫瘤醫學影像技術兩方面。腫瘤醫學影像診斷的教學模式比較成熟，主要注重臨床常見腫瘤的診斷及鑒別診斷。但腫瘤醫學影像技術教學則較為欠缺，尤其是對腫瘤影像新技術的研發、功能拓展、臨床醫學與工程技術結合及運用等方面的授教還較為薄弱。目前腫瘤影像醫學教學工作主要存在以下問題：①傳統的腫瘤影像醫學教學授課的模式過于單一，跨學科聯系較少，不利于學生創新思維的培養。②現行課程安排中有關學習方法、獲取知識手段的課程較少，不利于學生綜合素質的培養。③缺乏理論聯系實踐的教學方法，單純從理論和閱片等教學手段難以讓學生對腫瘤影像表現與臨床特征之間的關系進行系統地理解。④教學內容陳舊。該學科知識更新快，教材、教案等教學內容和方法不足以滿足臨床工作的需求［6］。⑤學生技術研究能力的培養與臨床實際應用能力脫節。腫瘤影像醫學教育要求培養既會診斷又會技術研究，既有轉化理念和能力又有腫瘤影像學基礎知識與臨床實踐經驗的綜合型人才。因此，開展轉化醫學教育尤為必要，它是當前培養綜合型人才最有效的途徑之一。提倡“從實驗桌到病床旁”的轉化醫學教學理念在腫瘤影像醫學教學中的應用具有重要的現實意義。
3轉化醫學教育理念在腫瘤影像醫學教學中應用的意義
3.1促進腫瘤影像醫學教學多學科的合作
不同學科、不同思想、不同理念的相互碰撞有利于創新思維的產生，而一個學科的發展壯大，也需不斷加強不同學科間的知識與技術合作，加強學科的交叉與融合。因此建立腫瘤影像學、基礎腫瘤學、工程技術學、物理學等多學科的科研小組，讓各組組員發揮各自的專業優勢，形成多學科交叉研究，通力合作及協調發展，形成縱橫交錯的綜合體系，才有望實現腫瘤影像醫學的可持續發展［7］。轉化醫學教育強調理念的改變，它打破以往的單一學科或有限合作的教育模式。首先為學生提供一個學科交叉的開放式研究平臺，鼓勵將物理工程實驗室發現的有意義的成果轉化成能為臨床提供實際應用的手段，有效將腫瘤的基礎研究成果轉化到臨床實踐中，同時也對腫瘤影像征象進行基礎研究。其次，不同的影像成像手段各有優劣，將彼此的優勢互相融合已成為醫學影像設備研發的潮流。轉化醫學教育對這一潮流的發展具有重要的推動作用，從而進一步為腫瘤的診斷提供更多的成像手段，有利于腫瘤的診斷及鑒別診斷。如在既有的CT、MRI、PET、B超等設備的基礎上研發PET-CT、PET-MRI或將幾種成像設備融合的機器。多學科交叉研究的平臺具有穩定而強大的效果，所形成的多學科介入機制能夠滿足臨床及基礎研究的需求。
3.2為腫瘤影像醫學教學搭建理論與實踐的橋梁
轉化醫學理念的應用一方面能增強腫瘤醫學影像學專業的學生加深對臨床知識的重視和理解，另一方面也為臨床醫技人員提供進入實驗基地探索基礎研究的機會。以轉化醫學理念為指導，重視從臨床中凝練課題，可以培養醫學生一切從實際出發的意識，自覺做到理論聯系實踐，使基礎研究與臨床應用相結合［8］。如腫瘤醫學影像學專業的學生在臨床實踐過程中發現某種腫瘤具有相同的影像征象，但是純粹的臨床實踐無法為其提供相應的基礎理論支撐依據。轉化醫學理念主張臨床醫生與研究員密切合作，提倡由臨床醫生仔細觀察腫瘤的影像特征，將相關信息提供給基礎研究員，再由基礎研究員對此進行研究，進而將科研成果反饋到臨床，為臨床提供有力的依據，通過探究性研究達到解決臨床問題的目的，從而提高醫療總體水平。
3.3有利于培養學生的團隊精神
轉化醫學理念的應用為腫瘤影像學專業的學生提供了多學科合作的機會，讓學生在學習過程中不斷提高與他人進行溝通交流的能力，并在交流過程中獲得多種學習方法，從而提高自身的綜合素質［9］。如腫瘤影像學專業的學生在學習X射線、CT、MRI、PET、B超檢查等的成像原理時，可與物理學專業的學生合作學習。通過觀摩物理學專業學生的操作，共同探討相關問題以獲得深層次的實驗體驗，從根本上理解相關概念及原理，將枯燥、深奧的理論學習轉化為有趣且自主參與的實驗操作。另外，通過與其他學科學生的交流，可進一步培養腫瘤影像學專業學生的團隊精神，培養適應學科發展所需的醫學影像技術工程師，塑造能靈活將基礎研究與臨床實踐融為一體的專業人才，構建合作融洽的專業團隊。
3.4有利于培養具有轉化醫學理念和能力的學生
腫瘤影像醫學蓬勃發展，臨床應用技術不斷更新，而現有的教材、教案等教學內容和教學方法卻停滯不前，不利于醫學生第一時間掌握腫瘤相關研究新進展及新技術。許多學生畢業后開始到臨床一線工作，在實際工作中遇到相應的技術問題時，常常無法到實驗室通過相關研究來解決當前技術的缺陷，不利于技術的改進與發展。轉化醫學的應用一方面為腫瘤醫學影像技術研究人員熟悉和參與臨床工作創造了條件，鼓勵學生到臨床進行實踐，讓學生在相關教材內容還未能及時更新的情況下，通過到臨床實踐仍能及時掌握最新的技術。另一方面，為學生參加工作后再次進入實驗室進行技術研究打下鋪墊，真正做到將臨床影像醫學的應用與工程醫學授課有機結合，有利于培養具有腫瘤醫學影像診斷能力和腫瘤醫學影像技術研發能力的綜合型人才。
4結語
1提高認識是學好物理學的首要條件
辯證唯物主義認為，人的認識能力有高低，并且影響人們能否科學地認識事物、正確地解決問題。認識是覺醒的先導，認識是學習的開端。為了提高學生對本課程的認識，在開始講授物理學課程的時候，針對目前醫院已廣泛使用的CT成像技術，提問學生，你了解X射線嗎？X—CT成像的原理是什么？使學生產生對物理知識的渴求，進而作出簡要的回答。X射線是一種肉眼看不見，但可使熒光物質發熒光，穿透能力很強的射線；CT成像設備就是以X射線為能源，以X射線的吸收衰減特性為成像依據，以數據重建為成像方式，以組織的密度差為CT成像的基礎，以數據采集和圖像重建為重要環節的X射線成像技術。為建立學生對物理學在醫學應用中重要性的認識提供基礎。
許多進入中職學校的醫學生，雖然已是高中階段的年齡，但在為誰而學的問題上概念依然模糊不清，對學習的意義更缺少足夠的認識，要想讓他們真正學進去，首先要解決好為誰而學的問題。要讓他們知道為什么學習，千萬別讓他們沉溺在為家長而學習的誤區。只有認識到為自己而學習，才能努力做到終生學習。一些物理學成績較差的醫學生，或許不是因為智力欠缺，而是不思進取。突出的表現是不讀書，不學習，他們意識不到物理學知識對自身發展的價值，寧可把課余時間消耗在娛樂場所或閑聊中，也不愿靜下心來看書學習；他們沒有毅力進行自我訓練，有的在訓練中尚未做出任何努力就承認失敗，這樣下去，對適應今后的工作后果會很嚴重。因此，要讓每位醫學生懂得，具有堅實的物理學基礎，既是適應醫學發展的需要，也是職業對人才的基本要求；既是勝任今后的工作需要，也是生活中賴以生存的一種手段。
2建立興趣是學好物理學的良好開端
興趣是最好的老師。有了興趣就有了學習的動力，就會自主地學習，并產生驚人的學習效率。那么什么是學習興趣呢？簡單地說，學習興趣就是學習的一種主動性，一種驅動力。有了興趣就可以越學越愛學，越學越會學，越學越能學。比如：在講授物理課靜電的應用和防護一節時，為了引起學生的學習興趣，提高求知欲，創設學習動機。上課一開始，就提問學生。靜電復印機是怎樣將原稿上的字跡印在白紙上的？其工作原理是什么？讓學生產生疑問，進入思考。當學生有了興趣，產生求知欲望，形成學習動機后，再進入教學。這樣，本人在黑板上邊作圖，邊演示，使學生理解靜電復印機的工作原理是利用光學系統照射將原稿上的像以正電荷的形式成在硒鼓上，再利用正負電荷相吸引的原理，將帶負電荷的墨粉被帶正電荷的“靜電潛像”吸引，并吸附在“靜電潛像”上，顯出墨粉組成的字跡。進而，由復印機送紙系統送來的帶正電荷的白紙與硒鼓表面墨粉組成的字跡接觸，將帶負電荷的墨粉吸引到白紙上，最后送入定影區，經高溫將字跡固定下來形成文字的。學生有了這樣的學習經歷，對了解事物的“神秘感”就有了較深刻的理解，對學好物理學基礎的重要性也就有了進一步的認識，這無疑為學生有興趣學好物理學也會建立起良好的開端。
3樹立明確的學習目標是學好物理學的內在動力
在多年的教學觀察和與學生的交談中，經常遇到一個比較普遍的現實情況，這就是有些學生課堂上學習比較努力，課下作業也能按時完成，但總是感到學習上有些吃力，成績平平，沒有明顯進步。究其原因，本人認為，與學生的學習目標不夠明確有關。那么什么是學習目標呢？簡單地說就是指一個人在某一時期學習上期望達到的掌握某方面知識或技能水平的目的。人的一生要想取得成功，必須要有一個明確的目標。人生有了目標就有了明確的努力方向。有什么樣的人生目標就會成為什么樣的人。人生只有確立明確的人生目標，才能走向成功。因此，作為中職學校的醫學生，進入學校之后，首先要對自己有一個客觀的認識，并在此基礎上對今后的學習有一個明確的目標。其次，要使自己明白，只有行動起來，才能培養出熱愛學習的學習力。那么什么是學習力呢？簡單地說，學習力就是把知識資源轉化為個人知識資本的能力。要使自己懂得，一個人最重要的競爭能力就是學習力，它既是中職醫學生必須具備的素質，也是成為優秀學生的有效途徑。一個人具備了學習力也就具備了學習動力、學習毅力和學習能力。因為學習動力體現學習目標，當你有了努力的目標，你就具備了“應學”的動力；而學習毅力反映學習者的意志，當你學習的意志很堅定的時候，你就有了“能學”的可能；學習能力則來源于學習者掌握的知識及在實踐中的應用。只有當三者合而為一的時候，你才真正擁有為自己奮斗的取之不竭的人生動力。而這些恰恰是一個中職醫學生學好物理學的關鍵。
4掌握學習方法是學好物理學的有效途徑
在學習物理學基礎知識上，要使學生知道，在校學習的時間是有限的。由于學習的內容在大綱中安排的比較多，所涉及的面比較廣，這就有必要抓重點、抓關鍵，而不能象初中階段那樣學的過細，了解的較窄。那么在學習方法上如何適應課程特點，制定切實可行迅速有效的方法呢？本人認為，學好物理學的關鍵是掌握基礎知識，因為物理學中的所謂難題也不過是在簡單基礎上的綜合。因此，學習上掌握教材中的內容十分重要，只有把教材中的重要內容逐步掌握，才能做到觸類旁通，為解決綜合性難題打下堅實基礎。為此，在學習物理學中要在方法上做到“多理解、多練習、多總結”。首先，學習時所謂的多理解，就是對物理學中的基本概念、定義和基本規律做到正確理解。例如：重心、質點、位移、共振、內能、點電荷、磁場、焦距、光譜等，這些概念不僅定義嚴謹，而且能與其他物理概念形成一個完整的系統。如果概念模糊不清，不但影響做題質量，而且對學習新知識，對系統掌握物理知識都會造成障礙。比如，重心的概念不清楚，涉及重力勢能變化的一些題目就難以處理。其次，學習中所謂的多練習，就是對物理學中已經理解的物理概念和基本規律要進行強化訓練。目的是對基礎知識做進一步加深理解和鞏固，它是中職醫學生做到能夠靈活運用物理規律解決問題的必要途徑和有效手段。畢竟，學生課堂上只是被動的接受知識的過程，對解題方法的理解還不夠深入，也容易忽視一些真正的難點。因此要有針對性的適量的做一些物理練習題，并通過做題記住重點和難點，掌握解決方法，最終達到掌握知識的目的。最后，所謂的多總結，就是要對已經學過章節的知識進行概括和總結。目的是為了全面理解和掌握所學知識的要點和聯系，為今后運用和解決問題提供理論基礎。需要強調的是，總結時要注意以下幾個問題：（1）要對課堂知識進行分類和整理，總結出各個知識點之間的聯系和區別，以便在頭腦中形成知識網絡；（2）要對不同題型的解題方法進行分析和概括，找出共性和聯系，使學過的知識系統化；（3）對已學過的章節要及時做出總結，搞清知識點的來龍去脈，縱橫聯系，以便建立完整的知識體系；（4）要及時糾正已學過章節中出現的錯誤，學會分析出現錯誤的原因并認真糾正。只有這樣才能鞏固學習的效果，提高解決問題的能力，使自己的物理學基礎越來越好。
5結語
物理學作為基礎醫學、臨床醫學、預防醫學等多門醫學學科的基礎，是在校的中職醫學生必修的基礎課。它關系到每位學生以怎樣的態度和學習方法，盡快的適應教學，掌握知識，圓滿地完成學習任務。中職醫學生作為學習的主體，只要對學習的認識，學習興趣，學習目標和學習方法有一個正確的態度，并付出積極的行動，相信他們的物理學知識將會有一個顯著的提高。
參考文獻
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【關鍵詞】高職院校 物理教學 創新能力 培養 措施 探討
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）09-0198-01
前言
從各項知識之間的聯系上講，物理學是許多學科的基礎學科，各種類型的基本理論或者新型技術都是由物理學的知識理論發展出來的，或者與物理學有著緊密的聯系。物理學本身也包含著豐富的知識及人文底蘊。人類對世界的認知程度不斷提升，對于自然界的規律有了更加深刻的認識，其也是物理知識積累的過程，也是各項發明創造的基礎，從而達到推動生產力發展及社會進步的目標。現代高職院校的教學中，物理學屬于極為重要的主干課程，物理課程的教學不僅能夠讓學生學到豐富的物理知識及使用的技術，還能夠有效的建立起創新意識，培養創新能力，使得學生能夠迅速的適應社會，成為綜合性的高素質人才。
1.有針對性的教學方式
物理知識十分豐富，類型較為繁雜，包括牛頓經典力學知識、電磁學知識、熱力學知識、相對論等。各類理論知識的性質不同，理解難度及方式均有較大的差異。在進行物理教學時需要先全面分析教學內容，緊緊抓住教學的主題，還需要結合學生的情況，有針對性的調整或者靈活選擇教學方式，能夠有效的優化教學效果，如在進行基本理論或者概念的教學時，教學方式一般是選擇直線型的方式，如在講解慣性的概念時，可以直接說明其基本定義，即物體抵抗其運動狀態被改變的性質。在進行實踐性較強的知識點時，可以讓學生進行充分的討論，主導課堂，如講解機械運動時，則可以讓學生討論生活中的機械運動例子，并闡述自身感受到的相對運動。教學方式的變化，可以讓學生從不用的角度認識物理知識，對于知識點的理解也更加深刻、全面[1]。
2.豐富的實踐活動
物理學本身就是一門實踐性較強的學科，其許多理論的來源均是以實踐或者實驗為基礎的。因此老師可以利用實踐活動，不斷培養學生的實踐能力。學生的各項實踐活動為動手活動及各項制作活動提供了基礎條件，學生在該過程中不僅能夠有效的培養起實踐性的動手能力，還能夠將物理知識帶到實踐中，理解更加透徹，使得理論回歸實踐，對于實踐也有著良好的指導作用，提高學生的實踐效率，互相促進，雙向提高。最后講解其實質上時利用平面鏡的成像原理，學生看到的其實是一般真實一般虛幻的影像，在學生吹氣時，老師是用看不見的另外一只手將帽子取下來的。不僅能學到知識，還可以進行模仿，在課外時間進行魔術表演等[2]。
3.注重知識拓展
創新思維的培養，一般是根據現有的知識進行各個范圍的延伸，且逐漸將其轉化成為一種能力，因此在進行物理教學時需要注意拓展知識點，逐步提升學生的物理素養。在教學時需要注意知識點的范圍及深度的擴展，使之更好的理解知識點，掌握其概念及特點，在該條件下在進行發散思維，提升其創新能力。另外在拓展知識時也需要進入主題，不能脫離物理課程的內容，老師在備課時可以準備一些與課程有關的資料或者趣味故事等，如在講解杠桿原理的過程中，可以加入阿基米德的名言及小故事，使學生了解到簡單原理背后深沉的文化內涵及豐富的人文知識，不僅能夠讓學生對于杠桿原理理解的更加透徹，印象深刻，也能夠激發其對于物理課程的興趣，提升學習熱情[3]。
4.設計性實驗
實驗課是物理課程中極為重要的組成部分，在傳統的物理教學中，在進行實驗課的程序一般是老師先講解知識點的概念再進行實驗，驗證概念或者定律，該方式是先給出結果，對于實驗的熱情也會下降，需要優化實驗教學的方法，更加重視學生對于實驗的設計能力，使之能夠主動融入實驗，或者發揮自己的想象力，根據老師講解的知識點自己設計實驗方案并實踐完成，探索實驗的結果，老師最后進行考核、點評，如在講解與非門的知識點時，可以鼓勵學生在課外進行實驗設計，利用與非門控制燈泡的開關，或者利用與非門進行與門、或門、或非門的組合，深入研究其中的邏輯聯系及區別，使之能夠更加深刻的認識到其中的深意。
5.聯系生活實際
物理學與實際生活的聯系十分緊密，許多知識都是源于生活。我國現代的教育理念也較為重視在實際生活中運用各種知識，學以致用是十分貼切的教育理論。老師在教學的過程中需要在講解定律、原理等基礎知識時，多將知識引向學生較為熟悉的生活想象，包括光學知識中光的折射，可以列舉美麗的彩虹，講解線路知識時，可以列舉家庭常見的樓梯或者走廊的電燈，通常是在進口處有一個開關，盡頭也有一個開關，兩個開關控制一個電燈，其即為與非門最為普通的體現。學生也可以自行發現生活中的物理現象，并結合知識點，解釋該類現象形成的原因等，提高學生的知識深度，逐步實現創新能力的提升[4]。
6.總結
物理學是許多學科的基礎，各種理論與技術均是以物理知識為基礎發展起來的。為了使學生具有良好的創新能力，達到現代各個企業對于人才的要求，高職院校應在進行物理學的教學中注重培養學生的創新能力，并將該能力轉化為學生的習慣或者綜合實力，使之具有更好的競爭實力。本文僅從一般的角度分析了高職院校的物理教學中培養學生創新能力的集中方法，在實踐的教學活動中，還需要老師全面掌握學生的情況，包括學生的物理知識基礎、心理特點、學生整體接受能力等，將理論與實際相結合，探索出適用于實際情況的教學方法，不斷提高教學水平，培養學生的創新能力及綜合素質，使之能夠在將來有更好的發展。
參考文獻：
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其實,這些機器,無一例外都起著強大而神奇的作用,離開了它們的現代醫療幾乎是無法想象的。
在這些先進的機器背后,有一個詞匯將它們一并囊括,那就是影像醫學。它是伴隨著X線的發現,MR掃描儀、CT掃描儀等檢查設備的問世而誕生的一門臨床學科。影像醫學誕生至今,不過百余年時間,卻以超乎想象的速度在發展。如今,人們所熟知的X線、CT、超聲、MR、PET等醫學技術,以及在這些設備引導下的介入治療,都屬于影像醫學的范疇。而這一切,都在改變著現代醫學的診療模式。
進入數碼時代
1895年,德國物理學家倫琴在實驗室里發現了一種與以往所知的不同的射線,肉眼看不到,卻能穿透物體,還能使熒光物質發光。倫琴將其命名為X射線,意為未知。據說,為此而沉迷在實驗室的倫琴忘了回家吃飯,而其夫人不得不親自到實驗室找他。
倫琴不是乖乖地跟著夫人回家,而是將夫人的手暴露在這種射線下,為其拍了一張照片。這張照片清晰地顯示了手部的骨骼,而這也是人類第一次在不損傷外部皮膚的情況下,看清了活體的內部組織結構。
自此,X線檢查技術在醫學上起到了前所未有的作用,而倫琴教授也因此獲得了諾貝爾物理學獎。
自X線發現后的一百余年里,X線成像設備不斷改進,朝著數字化、精細化的方向發展,而輻射損傷的程度也不斷降低。
如今,在國內的大醫院,你去拍一張胸片,所應用的設備往往是數字化X線攝影機(簡稱DR),它能在計算機上顯示、存儲、拷貝,而不像以前只能打印一張膠片。
通俗地講,現在的X線機,就像數碼相機一樣,獲得的是數碼相片。不同的是,這些照片顯示的不是人的容貌,而是骨骼、內臟器官或軟組織等相關信息。例如,一張胸片,除了能顯示肋骨、胸骨、胸椎之外,還能看到心臟、大血管等。肺里面充滿空氣,被X線穿透后,圖像是灰灰的,但如果肺里有炎癥或腫瘤,X線穿透力降低,膠片亮度增高,就會形成更亮的灰白色影像。
“切西瓜”的技術
如果把人體比作一個西瓜,那么X線攝影就是拍整個西瓜,而CT則是切西瓜片,看每一片西瓜里瓤啊子啊之類的東西。用X線拍出來的整個西瓜看上去是好的,但切片后,也許會發現里面有潰爛。
可見,CT看到的內部結構更精細,更明確,當然也更利于診斷。
CT是計算機斷層攝影術的簡稱,它將X線與電子計算機、探測器等多種先進技術結合在一起。它是一個劃時代的發明,由一個英國物理學家在1969年設計而成。
CT的研制成功被譽為自倫琴發現X射線以后,放射診斷學上最重要的成就。因此,這位牛人與另一位研制者獲得了1979年的諾貝爾生理學或醫學獎。
CT自誕生到現在不過四十余年的時間,但其更新換代的速度可謂異常之快,從斷層掃描到螺旋掃描,從單排探測器到多排探測器等等,每一次改變都是技術的革命,從而也帶來非同凡響的效果。
現在,國內三甲醫院使用的主流產品是16排、32排、64排螺旋CT。
64排是指擁有64排等距探測器,每360度掃描產生64幅薄層圖像。它的掃描速度非常快,3秒鐘即可完成肺部的高分辨掃描;每層切片的厚度非常薄,最薄可達0.1毫米;所采集的數據既可作常規圖像顯示,也可進行三維立體重建,提供更直觀的影像圖像。
如今,某些醫院甚至應用了256排、320排螺旋CT,其功能之強大又是翻了一番。看到這里,讀者或許已經產生某種擔心:排數越多是否輻射成倍增多?如果是,這項技術就不應該在臨床上推廣了。真實的情況是,機器的輻射并不是成倍數增長的。
CT檢查一般分平掃和增強掃描。平掃是CT的常規檢查,能夠提供病變的初步定位和定性信息,顯示病灶的大小、數目和形態。增強掃描是指靜脈注射對比劑(碘劑)后進行掃描,一般是一邊推藥一邊掃描,這可以使病變顯示得更清楚。
CT的一個好處就是可以隨到隨作,掃描速度非常快,所以對于急癥患者是非常好的選擇。例如,對于急性腦血管病,CT可以對腦出血和腦梗死進行鑒別。
聲波的奇妙作用
人能聽到聲音的頻率是有限的,超過2萬赫茲的機械振動波,人類是聽不到的,這被稱作超聲波,簡稱超聲。
如果用超聲波探測人體,超聲波遇到不同的器官和組織會發生反射和衰減,就像我們對著山谷唱歌會有回聲一樣。將這些反射回來的聲波根據強弱,用明暗不同的光點顯示在熒屏上,就形成了圖像。
臨床上,根據信號顯示方式、聲束掃描方式以及探頭的不同,超聲可以分為不同的類型,如A型、B型、M型等。而使用最廣泛的就是B型超聲,簡稱B超。
B超的缺點是沒有固定的投影方式,其影像的產生及結果的判讀,大部分有賴于操作者在檢查時的觀察。
那么,彩超又是何方神圣呢?
其實,所謂的彩色并不是我們肉眼看到的漂亮顏色。彩超,實際上是在普通B超的基礎上,采用多普勒原理,增加了血流監測,依據血流不同的方向標示為紅色或藍色。所以,彩超具有二維超聲的結構圖像,同時提供血流動力學方面的信息。如今,很多人可能還聽說過三維、四維彩超,似乎更具誘惑力。其實,三維、四維彩超,實際上也是用普通彩超觀察的,只是后期通過轉換軟件將平面圖像立體化,使不懂B超的人也能大致看出胎兒的模樣。三維、四維的區別則在“時間維”上,簡單來說就是:前者是圖片,后者是錄像。對于普通的產檢要求,B超的準確性并不遜于三維、四維超聲,因此產檢用B超已經足夠。
沒有輻射
2003年10月,瑞典卡羅琳斯卡醫學院宣布將諾貝爾生理學或醫學獎,授予對磁共振成像技術作出重要貢獻的兩位科學家。
磁共振成像被譽為20世紀最重要的醫學技術發明之一,其獲獎早在預料之中。卡羅琳斯卡醫學院還表示,此項技術可以為腦部和脊髓詳細造影,堪稱價值連城。
那么,究竟什么是磁共振成像呢?
1946年,物理學家發現了磁共振(英文簡稱MR)現象,這屬于原子物理的范疇。1971年,一位內科醫生將其應用到人體,發現良惡性腫瘤的MR信號有所不同。之后,科學家在此基礎上造出了MR掃描儀,用于獲取人體圖像。
MR對人體不具侵襲性,不會產生游離輻射,可多方向掃描,提供三度空間影像,又有高對比的解像力,是現代醫學不可或缺的診斷工具。
然而,MR并不是萬能的,它依然有很多禁忌證和注意事項。首先,患者體內不能有非順磁性的金屬植入物,比如心臟起搏器、血管夾、骨折后打的鋼板鋼針等,這些是絕對禁忌。
另外,需要作MR檢查的患者必須去除全身的金屬物,比如鑰匙、手表、手機等。所以,作磁共振檢查之前,最好提前在家準備好,穿純棉的衣服。
身體的衛星云圖
PET,是正電子發射計算機斷層掃描顯像的簡稱。根據它的全稱,你會猜到,它的原理中應用了“正電子”。
以往認為電子是帶負電荷的,但是在上世紀20年代,科學家從理論上推斷了正電子的存在。1953年,科學家研制出了用于掃描大腦的正電子掃描儀。之后,PET技術飛速發展。
在進行PET檢查前,要將正電子示蹤劑注入患者體內。這種示蹤劑通常是生命代謝所需的物質,如葡萄糖,但被標記了短壽命的放射性核素(如氟-18,碳-11等)。
放射性核素在衰變過程中釋放出正電子,正電子與體內的負電子碰撞中和,從而產生一對光子。這對光子被高靈敏度的探頭晶體探測到,通過計算機對數據的處理,于是得到高質量的成像。
PET檢查雖然應用了放射性核素,但并沒那么可怕:一是應用劑量非常小;二是這些核素的半衰期非常短,有的甚至僅為十幾分鐘。
由于示蹤劑是生命的代謝物質,所以,PET就記錄了體內各組織的代謝情況。腫瘤往往屬于代謝旺盛的惡變組織,因此會比正常組織聚集更多的放射性核素,從而被檢測到。
所以,PET就像衛星云圖一樣,描繪了人體的云層,只不過這些云層代表著組織代謝的狀況。
PET的靈敏度和特異性都非常高。另外,PET在腫瘤還未形成形態學異常時,即可通過代謝異常顯示出來,醫生從而能早期發現。
但是,PET對解剖結構的分辨不如CT,也就是說,它的定位沒那么精確。于是,人類將兩者合二為一,研制出了PET-CT,讓兩者優勢互補——PET可以顯示病灶病理生理特征,發現病灶;CT可以精確地定位病灶,顯示病灶結構變化。
PET-CT可以更精確地描繪人體的云圖——PET發現厚厚的云層,而CT確定云層的精確位置。
目前,PET及PET-CT主要應用于腫瘤、神經系統以及心血管系統的檢查。
影像科醫生的告白
“外人問起我的工作時,我一般都是盡量回避——因為我不想受打擊!好幾次朋友聚會,朋友向他朋友介紹我,稱我是醫生時,對方馬上就會說:‘醫生是個好職業呀!工資高,鐵飯碗……哪個科的呀?’我回答:‘影像科的’。
“這下好了,開始讓人有股暖流的感覺馬上就被一盆涼水從頭頂澆下來……對方會說:‘哦,拍片的呀!’而且那個‘哦’音很長,似乎大吃一驚。對,我們就是拍片的,拍片的怎么了?醫院沒有我們這些拍片的能行嗎?”
一位影像科醫生在網上論壇里這樣寫下了自己的經歷。其實,在一些影像醫學論壇里,的確有一些存在類似抱怨的醫生。
提起影像科,會讓人有點不知所指的感覺。X線?B超?MR?事實上,不同的醫院,影像科的具體內容還真不一樣。
其實,在學科分類上,以上那些統歸為影像醫學。但是在科室分類上,不同的醫院就不同了。有的把超聲單獨分出來,叫超聲科;有的把X線、MR、CT放在一起,叫放射科;也有的把所有的都放在一起,稱為影像科。
其實,這主要是方便醫院管理,對患者看病而言,頂多是去作檢查的時候找對房間,沒有其他什么影響。
被稱作“拍片的”,對于影像科醫生而言,多多少少心里會有些不舒服,似乎自己碩士、博士畢業就像一個工廠師傅,而非地地道道的醫生。
但事實上,一家三甲醫院的影像科卻是地地道道的臨床科室,它包括醫生、護士、技師、工程師等。
影像科醫生的主要工作是診斷、寫報告,或者進行相關的介入治療。他們與所有臨床醫生一樣,擁有正規醫學院的學歷,通過執業醫師考試。
診斷、寫報告,聽上去比較輕松,但事實上可不簡單。影像醫學上,有一個“同病異影,異病同影”的說法,指的是相同的疾病,影像可能會不同,但不同的疾病,影像卻可能相似。所以,醫生們為了明確地診斷疾病,以防誤診,需要具備扎實的基本功。而這項功夫,很可能需要好多年的修煉。
技師則主要是負責采集圖像,他們雖然不用考執業醫師證,但也要考大型設備上崗證之類的執照。技師的工作也不是你想象的按下按鈕就能搞定。由于現在的機器復雜,技師要設計不同的序列,取得高質量的圖像。否則,圖像不行,還得重拍。
接下來說一說關于輻射的流言。在天涯論壇上曾有個帖子:一個男生說,自己的女朋友是放射科的醫生,家里人不同意他們交往,怕影響生育,他問該不該分手。
說實在話,這樣的帖子會讓人有點無語。
如今,關于X線對身體的損傷,人們了解得已經比較清楚,所以,放射防護也已經做得比較到位。關于那些放射科醫生得白血病、皮膚癌之類的謠傳其實很少見。同時,個體之間的差異巨大。的確有一些人對放射很敏感,但并非所有人都如此。
[關鍵詞]物理學習 培養興趣學習方法
中學階段各學科中提到物理學科，很多人印象都是一個字——“難”，面對著一道道的物理題，總有不識廬山真面目之感。學生往往剛開始對物理充滿好奇，對學好物理充滿信心，但經過一段時間學習之后，就會有許多學生開始懷疑自己的能力，認為自己學不好物理這門學科。如何解決這一問題，如何把學生開始的好奇轉變成興趣，把這種興趣轉變成學習物理的積極性，并使之自覺、持久，筆者認為可以從以下幾個方面入手：
一、強調物理學與日常生產和生活的聯系及影響
緊密聯系學生的知識實際和生活實際，利用學生熟悉的生產和生活現象，強調“物理”無處不在，無時不有，時刻伴隨在我們身邊。無論是早上一睜開眼能看見家里的電視、電話、電腦、網絡，到了學校里的所見所聞，都有物理原理在施展著自己的作為，物理與我們的生活如此親密，物理就在生活中，我們天天都在體驗她的存在，感受她帶給我們的歡樂，還是在有生產勞動的地方，車、船、飛機、火箭、衛星等工具，從他們的零部件的生產到整體的運動，核電站里的核燃料按物理的規律轉化著巨大的自然能量，十字路口的紅綠燈自動指揮著忙碌的車流、人流等，數不盡的設備，它們的神奇功能都源出于物理的大本營。許多高新技術如空間技術、現代通訊技術、激光技術、現代醫療技術等的發展都與物理技術密不可分，物理引導著技術，物理創造著生產的動力，物理正創造著人類、宇宙的一個又一個神奇。現代科研與物理科學情同手足，在當前的科學中，生命科學、宇宙起源、材料科學等，他們的研究發展與物理學的研究成果和研究方法密切相關，物理成了開拓發展這些學科的主要工具，如磁懸浮列車的研制要利用超導技術；天文觀測工具依賴物理觀測技術的發展而發展，從幾何光學望遠鏡到射電望遠鏡、哈勃望遠鏡都是物理科研的結晶，物理學是科學技術的基礎，對人類社會的發展起著十分重要的作用。
二、做好實驗，利用現象激發學生興趣
物理學是一門以實驗為基礎的自然科學。做好物理實驗是關鍵一環，通過實驗又能促進學習興趣提高。
演示實驗著重現象明顯、測量數據較少、易于找到個物理量之間的關系，容易引起學生學習興趣和調動學生積極性的實驗，指導學生利用相應的感官獲得感性的認識，在演示后啟發學生思考，引導學生分析現象、處理數據、作出實驗結論、進行誤差分析等；
學生實驗注重使學生明確實驗目的、原理、相應的思想方法、步驟；如何控制物理條件，使其能再出現該實驗所需的物理現象；在什么條件下測量哪些物理量；選擇怎樣的測量手段，數據記錄表格設計等，主要加強實驗目的和實驗原理的教學，在此基礎上其他的要注意的問題也就會迎刃而解，打消學生對實驗和實驗題的畏懼心理。
三、合適的問題，讓學生開動腦筋
物理課堂提問是優化課堂教學、提高學生學習質量的重要手段之一。恰如其分的提問可以活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣，反饋學生的學習情況，誘發學生思考，調節學生思維節奏，拉近師生距離。通過提問，可以引導學生進行再現、對比、分析、綜合、概括、具體化，全面推進以培養學生的創新精神和實踐能力為重點的素質教育，從而達到培養學生綜合素質的目的。課堂上，根據具體的情況形成各種不同的問題情境，就可以使學生的注意力迅速集中到特定的事物、現象、專題或概念上來，從而達到優化課堂教學結構的目的。
一次提問能否獲得成功，在很大程度上取決于如何問、怎樣問。常見的提問方式有：；“逗趣式”能激發學生的興趣，使學生深思；“設疑式”可以引起學生的有意注意和獨立思考；“對比式”可以誘導學生通過比較發現共性、區別個性，有利于發展學生的求異思維和求同思維；“刨根式”能幫助學生揭示物理現象的本質，促使學生對問題認識的深化；“比喻式”能幫助學生發生聯想、想象，有利于學生形象思維能力的提高；“輻射式”能引導學生從多方面去分析解決問題，有利于對學生發散思維的培養。提問過程中要語言親切，注意傾聽學生發言，營造寬松、和諧的氛圍，讓學生有話想說，有話說完。
四、使用多媒體教學
在信息社會高速發展的今天，多媒體課件全面運用于物理教學，多媒體能把語言文字所描繪的情境以聲、形、圖、色等直觀形象逼真地展現出來，能把學生的非注意力因素集中起來，從而誘發學生學習的興趣和求知欲，渲染教學氛圍，構置特定的教學情境，，使學生在一種積極主動的心理狀態下接受了知識，使課堂信息量加大，學生易于接受，更重要的是可以有效地突破教學重難點，提高學生能力，教學效果相當明顯。
五、物理模型的建立
物理模型是形象思維和抽象思維的統一，是物理學研究的常用方法，正確物理建模思想構建可以提高學生理解和分析處理問題的能力。
教學過程中可以利用實體映射影像構建模型、利用對比重主忽次構建模型、利用知識積累過程構建模型、利用理想實驗構建模型、利用知識交叉物理－數學構建模型等。通過物理建模教學，采用模型構建思想的方法，突出物理情景問題的主要部分，疏通思路，幫助學生建立起清晰的物理情景，使物理問題簡單化，這樣不僅起到增強學生學習的興趣和自信心的作用，同時還潛意識地培養了學生的創造性的能力。
在近幾年的高考中考中出現了大量的與實際生產、生活相聯系的題目，體現了“從生活走進物理，從物理走向生活”的新課程理念。要解決這類問題，能否將實際問題與頭腦中已有物理模型建立聯系，將實際問題轉換為物理問題是關鍵，物理模型在實際問題與物理問題間起到了橋梁的作用。物理習題對物理模型的涉及通常有兩類情況：一類是習題直接給出物理模型，如“質點”、“點電荷”、“理想氣體”、“簡諧運動”等，學生在解題時只需對這類模型進行“再現”。第二類習題給出的是密切聯系生活、生產和科學技術的問題，這些實際問題未經加工處理，要求學生用已學過的知識，把實際問題轉化為熟知的物理模型，從而讓那些看上去無處下手的題目得以順利解決，增強學生的信心和興趣。
