Микроскопът е като оптичен инструмент. Разделителна способност на микроскопа. Класификация на светлинните микроскопи. По-добре е да видите веднъж или микроскопия с ултрависока разделителна способност Как да увеличите разделителната способност на микроскоп

Качество на изображениетоопределен резолюция на микроскопа, т.е. минималното разстояние, на което оптиката на микроскопа може да различи две близко разположени точки. разделителната способност зависи от числовата апертура на обектива, кондензатора и дължината на вълната на светлината, която осветява препарата. Числовата апертура (отвор) зависи от ъгловата апертура и коефициента на пречупване на средата, разположена между предната леща на обектива и кондензатора и препарата.

Ъглова бленда на обектива- това е максималният ъгъл (AOB), под който лъчите, преминали през препарата, могат да влязат в лещата. Числова апертура на обективае равно на произведението от синуса на половината от ъгловата апертура и индекса на пречупване на средата, разположена между предметното стъкло и предната леща на обектива. N.A. = n sinα където, N.A. - цифрова апертура; n е коефициентът на пречупване на средата между препарата и обектива; sinα - синусът на ъгъла α, равен на половината от ъгъла AOB в диаграмата.

По този начин апертурата на сухите системи (между предната леща на обектива и препарата-въздух) не може да бъде повече от 1 (обикновено не повече от 0,95). Средата, поставена между препарата и обектива, се нарича имерсионна течност или имерсионна, а лещата, предназначена да работи с имерсионна течност, се нарича имерсионна. Благодарение на потапяне с по-висок коефициент на пречупване от въздуха, е възможно да се увеличи цифровата апертура на обектива и следователно разделителната способност.

Цифровата апертура на обективите винаги е гравирана върху техните рамки.
Разделителната способност на микроскопа зависи и от апертурата на кондензатора. Ако приемем, че апертурата на кондензатора е равна на апертурата на лещата, тогава формулата за разделителна способност е R=λ/2NA, където R е границата на разделителната способност; λ - дължина на вълната; N.A - цифрова апертура. От тази формула може да се види, че когато се наблюдава във видима светлина (зелена част от спектъра - λ=550nm), разделителната способност (граница на разделителната способност) не може да бъде > 0,2 µm

Ефектът на цифровата апертура на микроскопския обектив върху качеството на изображението

Начини за подобряване на оптичната разделителна способност

Избор на ъгъл на висок светлинен конус, както от страната на лещата, така и от страната на светлинния източник. Благодарение на това е възможно да се съберат повече пречупени светлинни лъчи от много тънки структури в лещата. Следователно, първият начин за увеличаване на разделителната способност е да се използва кондензатор, чиято числова апертура съвпада с числовата апертура на обектива.

Вторият начин е да се използва имерсионна течност между предната леща на обектива и покривното стъкло. Така че действаме спрямо индекса на пречупване на средата n, описан в първата формула. Оптималната му стойност, препоръчана за течности за потапяне, е 1,51.

Течности за потапяне

Течности за потапянеса необходими за увеличаване на цифровата апертура и съответно разделителната способност на потапящи се обективи, специално проектирани за работа с тези течности и съответно маркирани. Течностите за потапяне, поставени между обектива и препарата, имат по-висок индекс на пречупване от въздуха. Следователно лъчите на светлината, отклонени от най-малките детайли на обекта, не се разпръскват, напускайки препарата, и влизат в обектива, което води до увеличаване на разделителната способност.

Има лещи за потапяне във вода (маркирани с бял пръстен), потапяне в масло (черен пръстен), потапяне в глицерин (жълт пръстен), потапяне в монобромнафтален (червен пръстен). При светлинна микроскопия на биологични препарати се използват обективи с водна и маслена имерсия. Специални кварцови лещи за потапяне в глицерин предават късовълнова ултравиолетова радиация и са предназначени за ултравиолетова (да не се бърка с луминесцентна) микроскопия (т.е. за изследване на биологични обекти, които селективно абсорбират ултравиолетови лъчи). Монобромонафталеновите имерсионни обективи не се използват при микроскопия на биологични обекти.

Дестилирана вода се използва като течност за потапяне за лещата за потапяне във вода, естествено (кедрово) или синтетично масло с определен индекс на пречупване се използва за потапяне в масло.

За разлика от други течности за потапяне маслено потапянее хомогенен, защото има индекс на пречупване, равен или много близък до този на стъклото. Обикновено този индекс на пречупване (n) се изчислява за определена спектрална линия и определена температура и е посочен върху бутилката с масло. Така например коефициентът на пречупване на имерсионното масло за работа с покривно стъкло за спектралната линия D в натриевия спектър при температура = 20 ° C е 1,515 (nD 20 = 1,515), за работа без покривно стъкло ( nD 20 = 1,520).

За работа с апохроматни лещи се нормализира и дисперсията, т.е. разликата в показателите на пречупване за различните линии на спектъра.

Използването на синтетично потапящо масло е за предпочитане, тъй като неговите параметри са по-точно нормализирани и, за разлика от кедровото масло, не изсъхва върху повърхността на предната леща на обектива.

Като се има предвид горното, в никакъв случай не трябва да използвате заместители на маслото за потапяне и по-специално вазелиново масло. При някои микроскопски техники, за да се увеличи апертурата на кондензатора, между кондензатора и образеца се поставя течност за потапяне (обикновено дестилирана вода).

Ограничение на разделителната способност- това е най-малкото разстояние между две точки на обекта, при което тези точки са различими, т.е. се вижда под микроскоп като две точки.

Резолюциясе определя като способността на микроскопа да дава отделни изображения на малки детайли на разглеждания обект. Дава се по формулата:

където A е числовата апертура, l е дължината на вълната на светлината; , където n е коефициентът на пречупване на средата, в която се намира разглежданият обект, U е апертурният ъгъл.

За изследване на структурата на най-малките живи същества са необходими микроскопи с голямо увеличение и добра разделителна способност. Оптичният микроскоп е ограничен до увеличение от 2000 пъти и има разделителна способност не по-добра от 250 nm. Тези стойности не са подходящи за изучаване на фини детайли на клетките.

118. Ултравиолетов микроскоп.Един от начините за намаляване

граница на разделителната способност на микроскопа - използването на светлина с по-къса дължина на вълната. В тази връзка се използва ултравиолетов микроскоп, при който микрообектите се изследват в ултравиолетови лъчи. Тъй като окото не възприема директно това лъчение, се използват фотографски плаки, луминесцентни екрани или електронно-оптични преобразуватели. Друг начин за намаляване на разделителната способност на микроскопа е увеличаване на индекса на пречупване на средата, в която се намира микроскопът. За целта се поставя в течност за потапянекато кедрово масло.

119. Луминесцентна (флуоресцентна) микроскопиясе основава на способността на някои вещества да луминесцират, т.е. да светят, когато са осветени с невидима ултравиолетова или синя светлина.

Цветът на луминесценцията се измества към част от спектъра с по-голяма дължина на вълната в сравнение със светлината, която го възбужда (правилото на Стокс). Когато луминесценцията се възбужда от синя светлина, цветът й може да бъде от зелено до червено; ако луминесценцията се възбужда от ултравиолетово лъчение, тогава блясъкът може да бъде във всяка част от видимия спектър. Тази характеристика на луминесценцията позволява, като се използват специални светлинни филтри, които абсорбират вълнуваща светлина, да се наблюдава относително слабо луминисцентно сияние.

Тъй като повечето микроорганизми нямат собствена луминесценция, те се оцветяват с разтвори на флуоресцентни багрила. Този метод се използва за бактериоскопско изследване на причинителите на някои инфекции: туберкулоза (ауромин), включвания в клетки, образувани от някои вируси и др. Същият метод може да се използва за цитохимично изследване на живи и фиксирани микроорганизми. В имунофлуоресцентната реакция се откриват антитела, маркирани с флуорохроми, антигени на микроорганизми или антитела в серума на пациентите.

120. Фазово-контрастна микроскопия.При микроскопиране на неоцветени микроорганизми, които се различават от околната среда само по коефициента на пречупване, няма промяна в интензитета (амплитудата) на светлината, а се променя само фазата на предаваните светлинни вълни. Следователно окото не може да забележи тези промени и наблюдаваните обекти изглеждат слабоконтрастни, прозрачни. За да наблюдавате такива обекти, фазово контрастна микроскопия,въз основа на трансформацията на невидимите фазови промени, въведени от обекта, в амплитудни промени, които са видими за окото.

Чрез използването на този метод на микроскопия контрастът на живите неоцветени микроорганизми рязко се увеличава и те изглеждат тъмни на светъл фон или светли на тъмен фон.

Фазово-контрастната микроскопия се използва и за изследване на клетки от тъканна култура, за наблюдение на ефекта на различни вируси върху клетките и др.

121. Микроскопия в тъмно поле.Микроскопията в тъмно поле се основава на способността на микроорганизмите силно да разсейват светлината. За микроскопия в тъмно поле се използват обикновени обективи и специални кондензатори в тъмно поле.

Основната характеристика на кондензаторите с тъмно поле е, че централната им част е затъмнена и директните лъчи от осветителя не попадат в обектива на микроскопа. Обектът се осветява от наклонени странични лъчи, като в обектива на микроскопа влизат само лъчи, разпръснати от частици в препарата. Микроскопията с тъмно поле се основава на ефекта на Тиндал, добре известен пример за който е откриването на прахови частици във въздуха, когато са осветени от тесен лъч слънчева светлина.

При микроскопия в тъмно поле микроорганизмите изглеждат ярко светещи на черен фон. С този метод на микроскопия могат да бъдат открити най-малките микроорганизми, чиито размери са извън разделителната способност на микроскопа. Микроскопията с тъмно поле обаче ви позволява да видите само контурите на обекта, но не ви позволява да изучавате вътрешната структура.

122. Топлинно излъчванее най-разпространеният тип електромагнитно излъчване в природата. Извършва се поради енергията на топлинното движение на атомите и молекулите на материята. Топлинното излъчване е присъщо на всички тела при всяка температура, различна от абсолютната нула.

Пълна излъчвателна способност на тялото E (нарича се още енергийна светимост) е количеството енергия, излъчено от единица повърхност на тяло за 1 s. Измерено в J / m 2 s.

Обща радиационна абсорбционна способност на тялотоА (коефициент на поглъщане) е отношението на лъчистата енергия, погълната от тялото, към цялата лъчиста енергия, падаща върху него; А е безразмерна величина.

123. Абсолютно черно тяло.Въображаемо тяло, което поглъща при всяка температура цялата падаща върху него лъчиста енергия, се нарича абсолютно черно.

Закон на Кирхоф.За всички тела при дадена температура съотношението на излъчвателната способност E към абсорбцията A е постоянна стойност, равна на излъчвателната способност на черно тяло дпри същата температура:

д.

Закон на Стефан-Болцман.Общата излъчвателна способност на черното тяло е право пропорционална на четвъртата степен на неговата абсолютна температура:

e=sT 4 ,

където s е константата на Стефан-Болцман.

Законът за виното.Дължината на вълната, съответстваща на максималното излъчване на черното тяло, е обратно пропорционална на неговата абсолютна температура:

l t ×T = V,

където β е константата Vina.

Въз основа на закона на виното оптична пирометрия- метод за определяне на температурата на горещи тела (метал - в топилна пещ, газ - в облак от атомна експлозия, повърхността на звездите и др.) По спектъра на тяхното излъчване. Този метод беше първият, който определи температурата на повърхността на Слънцето.

124 . Инфрачервено лъчение.Електромагнитното лъчение, заемащо спектралната област между червената граница на видимата светлина (λ= 0,76 μm) и късовълновото радиоизлъчване (λ = 1 - 2 mm), се нарича инфрачервено (IR). Нагретите твърди тела и течности излъчват непрекъснат инфрачервен спектър.

Терапевтичното приложение на инфрачервеното лъчение се основава на неговия топлинен ефект. За лечение се използват специални лампи.

Инфрачервеното лъчение прониква в тялото на дълбочина около 20 mm, така че повърхностните слоеве се нагряват в по-голяма степен. Терапевтичният ефект се дължи на възникващия температурен градиент, който активира дейността на терморегулаторната система. Повишеното кръвоснабдяване на облъченото място води до благоприятни терапевтични последици.

125. Ултравиолетово лъчение.Електромагнитно излъчване,

заемащи спектралната област между виолетовата граница на видимата светлина (λ = 400 nm) и дълговълновата част на рентгеновото лъчение (λ = 10 nm), се нарича ултравиолетово (UV).

Нажежени твърди тела при високи температури излъчват

значително количество ултравиолетова радиация. Максимумът обаче

спектралната плътност на енергийната яркост, в съответствие със закона на Wien, пада на 7000 K. На практика това означава, че при нормални условия топлинното излъчване на сивите тела не може да служи като ефективен източник на UV радиация. Най-мощният източник на UV радиация е Слънцето, 9% от чиято радиация на границата на земната атмосфера е ултравиолетова.

UV радиацията е необходима за работата на UV микроскопи, луминесцентни микроскопи, за луминисцентен анализ. Основното приложение на ултравиолетовите лъчи в медицината е свързано с техните специфични биологични ефекти, които се дължат на фотохимични процеси.

126. Термографияе регистриране на радиация от различни области

повърхността на тялото за целите на диагностичната интерпретация. Температурата се определя по два начина. В един случай се използват течнокристални индикатори, чиито оптични свойства са много чувствителни към малки температурни промени.

Чрез поставянето на тези индикатори върху тялото на пациента е възможно визуално да се определи локалната температурна разлика чрез промяна на цвета им.

Друг метод се основава на използването термовизионни камери, които използват чувствителни инфрачервени детектори, като фоторезистори.

127. Физиологични основи на термографията. Физиологичните процеси, протичащи в човешкото тяло, са съпроводени с отделяне на топлина, която се пренася от циркулиращата кръв и лимфа. Източник на топлина - биохимични процеси, протичащи в живия организъм. Генерираната топлина се пренася от кръвта в цялото тяло. Имайки висок топлинен капацитет и топлопроводимост, циркулиращата кръв е в състояние да извършва интензивен топлообмен между централните и периферните области на тялото. Температурата на кръвта, преминаваща през кожните съдове, се понижава с 2-3°.

Термографията се основава на феномена на увеличаване на интензитета на инфрачервеното лъчение върху патологични огнища (поради повишено кръвоснабдяване и метаболитни процеси в тях) или намаляване на интензитета му в области с намален регионален кръвоток и съпътстващи промени в тъканите и органите . Това обикновено се изразява с появата на "гореща зона". Има два основни вида термография: телетермография и контактна холестерична термография.

128. ТелетермографияБазира се на преобразуването на инфрачервеното лъчение на човешкото тяло в електрически сигнал, който се визуализира на екрана на термокамера. Чувствителните фоторезистори се използват като приемни устройства за инфрачервено лъчение в термовизионни камери.

Термокамерата работи по следния начин. Инфрачервеното лъчение се фокусира от система от лещи, след което постъпва във фотодетектора, който работи при охлаждане до -196°C. Сигналът от фотодетектора се усилва и цифрово обработва с последващо предаване на получената информация към екрана на цветния монитор.

129. Контактна течнокристална термографияразчита на оптичните свойства на анизотропните холестерични течни кристали, които се проявяват чрез промяна на цвета до преливащи се цветове, когато се прилагат върху термично излъчващи повърхности. Най-студените области съответстват на червено, най-горещите на синьо.

Термографията с течнокристална контактна плоча в момента се използва широко и успешно в различни области на медицината, но дистанционните методи за запис на инфрачервено лъчение на човешкото тяло са намерили много по-голямо приложение.

130. Клинични приложения на термографията.Термографската диагностика няма външен ефект или неудобство за пациента и ви позволява да "видите" аномалиите на топлинния модел на повърхността на кожата на пациента, които са характерни за много заболявания и физически разстройства.

Термографията, като физиологичен, безвреден, неинвазивен диагностичен метод, намира приложение в практическата медицина за диагностициране на широк спектър от патологии: заболявания на млечните жлези, гръбначния стълб, ставите, щитовидната жлеза, УНГ органи, кръвоносни съдове, черен дроб, жлъчен мехур. , черва, стомах, панкреас, бъбреци, пикочен мехур, простата. Термографията ви позволява да фиксирате промените в самото начало на развитието на патологичния процес, преди появата на структурни промени в тъканите.

131. Ръдърфорд (планетарен) модел на атома.Според този модел целият положителен заряд и почти цялата маса (повече от 99,94%) на атома са концентрирани в атомното ядро, чийто размер е незначителен (от порядъка на 10 -13 cm) в сравнение с размера на атома. на атома (10 -8 cm). Електроните се движат около ядрото по затворени (елипсовидни) орбити, образувайки електронната обвивка на атома. Зарядът на ядрото е равен по абсолютна стойност на общия заряд на електроните.

Недостатъци на модела на Ръдърфорд.

а) в модела на Ръдърфорд атомът е нестабилен

образование, докато опитът показва друго;

б) според Ръдърфорд радиационният спектър на атома е непрекъснат, докато опитът говори за дискретния характер на излъчването.

132. Квантова теория за структурата на атома според Бор.Въз основа на концепцията за дискретността на енергийните състояния на атома, Бор подобрява атомния модел на Ръдърфорд, създавайки квантова теория за структурата на атома. Тя се основава на три постулата.

Електроните в атома могат да се движат не по никакви орбити, а само по орбити с точно определен радиус. В тези орбити, наречени стационарни, ъгловият импулс на електрона се определя от израза:

където m е масата на електрона, v е неговата скорост, r е радиусът на електронната орбита, n е цяло число, наречено квант (n=1,2,3, …).

Движението на електроните в стационарни орбити не е придружено от излъчване (поглъщане) на енергия.

Прехвърляне на електрон от една стационарна орбита в друга

придружено от излъчване (или поглъщане) на енергиен квант.

Стойността hn на този квант е равна на енергийната разлика W 1 – W 2 на стационарните състояния на атома преди и след излъчване (поглъщане):

hn=W 1 - W 2 .

Тази връзка се нарича условие за честота.

133. Видове спектри.Има три основни типа спектри: непрекъснати, линейни и ивици.

Линейни спектри

атоми. Излъчването се дължи на преходите на свързани електрони към по-ниски енергийни нива.

Раирани спектриизлъчвани от отделни възбудени

молекули. Радиацията се причинява както от електронни преходи в атомите, така и от вибрационни движения на самите атоми в молекулата.

Непрекъснати спектрисе излъчват от групи от много взаимодействащи си молекулни и атомни йони.

Основна роля в излъчването играе хаотичното движение на тези частици поради висока температура.

134. Концепцията за спектрален анализ. Всеки химичен елемент

излъчва (и абсорбира) светлина с точно определени дължини на вълната, присъщи само на този елемент. Линейните спектри на елементите се получават чрез фотографиране в спектрографи, при които разлагането на светлината се извършва с помощта на дифракционна решетка. Линейният спектър на даден елемент е неговият вид „пръстов отпечатък“, който ви позволява точно да идентифицирате този елемент въз основа на дължините на вълните на излъчваната (или абсорбираната) светлина. Спектрографските изследвания са един от най-мощните методи за химичен анализ, с който разполагаме.

Качествен спектрален анализ- това е сравнение на получените спектри с таблични за определяне на състава на веществото.

Количествен спектрален анализсе извършва чрез фотометрия (определяне на интензитета) на спектрални линии: яркостта на линиите е пропорционална на количеството на даден елемент.

Калибриране на спектроскоп. За да може да се определят дължините на вълните на изследвания спектър с помощта на спектроскоп, спектроскопът трябва да бъде калибриран, т.е. установете връзката между дължините на вълните на спектралните линии и деленията на скалата на спектроскопа, на която те се виждат.

135. Основни характеристики и обхват на спектралния анализ.С помощта на спектралния анализ е възможно да се определи както атомният, така и молекулният състав на дадено вещество. Спектралният анализ позволява качествено откриване на отделни компоненти на анализираната проба и количествено определяне на тяхната концентрация. Вещества с много сходни химични свойства, които са трудни или дори невъзможни за анализ чрез химични методи, лесно се определят спектрално.

Чувствителностспектралният анализ обикновено е много висок. Директният анализ постига чувствителност от 10 -3 - 10 -6%. Скоростспектралният анализ обикновено значително надвишава скоростта на анализа с други методи.

136. Спектрален анализ в биологията.Спектроскопският метод за измерване на оптичната активност на веществата се използва широко за определяне на структурата на биологични обекти. При изследване на биологични молекули се измерват техните абсорбционни спектри и флуоресценция. Багрилата, които флуоресцират при лазерно възбуждане, се използват за определяне на pH и йонната сила в клетките, както и за изследване на специфични места в протеините. С помощта на резонансно раманово разсейване се изследва структурата на клетките и се определя конформацията на протеиновите и ДНК молекулите. Спектроскопията играе важна роля в изследването на фотосинтезата и биохимията на зрението.

137. Спектрален анализ в медицината.В човешкото тяло присъстват повече от осемдесет химични елемента. Тяхното взаимодействие и взаимно влияние осигурява процесите на растеж, развитие, храносмилане, дишане, имунитет, хемопоеза, памет, оплождане и др.

За диагностика на микро- и макроелементите, както и на техния количествен дисбаланс, най-благоприятният материал са косата и ноктите. Всеки косъм съхранява цялостна информация за минералния метаболизъм на целия организъм за целия период на неговия растеж. Спектралния анализ дава пълна информация за минералния баланс за дълъг период от време. Някои токсични вещества могат да бъдат открити само по този начин. За сравнение: конвенционалните методи ви позволяват да определите съотношението на по-малко от десет микроелемента чрез кръвен тест по време на изследването.

Резултатите от спектралния анализ помагат на лекаря при диагностициране и търсене на причините за заболяванията, идентифициране на скрити заболявания и предразположение към тях; позволяват по-точно предписване на лекарства и разработване на индивидуални схеми за възстановяване на минералния баланс.

Трудно е да се надцени значението на спектроскопските методи във фармакологията и токсикологията. По-специално те позволяват анализ на проби от фармакологични препарати по време на тяхното валидиране, както и идентифициране на фалшиви лекарства. В токсикологията ултравиолетовата и инфрачервената спектроскопия са позволили идентифицирането на много алкалоиди от екстракти на Stas.

138. Луминесценциясе нарича излишък над топлинното излъчване на тяло при дадена температура, имащо продължителност, значително превишаваща периода на излъчваните светлинни вълни.

Фотолуминесценция.Луминесценцията под въздействието на фотони се нарича фотолуминесценция.

Хемилуминесценция.Луминесценцията, която придружава химичните реакции, се нарича хемилуминесценция.

139. Луминесцентен анализвъз основа на наблюдението на луминесценцията на обекти с цел тяхното изучаване; Използва се за откриване на начален стадий на разваляне на храни, сортиране на фармакологични препарати и диагностициране на определени заболявания.

140. Фотоелектричен ефектнаречен феномен на издърпване

електрони от вещество под действието на падаща върху него светлина.

При външен фотоелектричен ефектелектрон напуска повърхността на веществото.

При вътрешен фотоелектричен ефектелектронът се освобождава от връзките с атома, но остава вътре в веществото.

Уравнението на Айнщайн:

където hn е енергията на фотона, n е неговата честота, A е работата на електрона, е кинетичната енергия на излъчения електрон, v е неговата скорост.

Закони на фотоелектричния ефект:

Броят на фотоелектроните, изхвърлени от металната повърхност за единица време, е пропорционален на падащия върху метала светлинен поток.

Максимална начална кинетична енергия на фотоелектроните

се определя от честотата на падащата светлина и не зависи от нейния интензитет.

За всеки метал има червена граница на фотоелектричния ефект, т.е. максималната дължина на вълната l 0, при която фотоелектричният ефект все още е възможен.

Външният фотоефект намира приложение във фотоумножителните тръби (ФЕУ) и електронно-оптическите преобразуватели (ЕОП). ФЕУ се използват за измерване на светлинни потоци с нисък интензитет. С тяхна помощ може да се определи слаба биолуминесценция. Тръбите за усилване на изображението се използват в медицината за подобряване на яркостта на рентгеновото изображение; в термографията - за превръщане на инфрачервеното лъчение на тялото във видимо. Освен това фотоклетки се използват в метрото при преминаване през турникета, в модерни хотели, летища и др. за автоматично отваряне и затваряне на врати, за автоматично включване и изключване на улично осветление, за определяне на осветеност (светломер) и др.

141. Рентгеново лъчениее електромагнитно излъчване с дължина на вълната от 0,01 до 0,000001 микрона. Той кара покрития с фосфор екран да свети и почернява фотографската емулсия, което го прави подходящ за фотография.

Рентгеновите лъчи се получават, когато електроните внезапно спрат, когато ударят анода в рентгенова тръба. Излъчените от катода електрони се ускоряват предварително от ускоряващата потенциална разлика до скорости от порядъка на 100 000 km/s. Това лъчение, наречено спирачно лъчение, има непрекъснат спектър.

Интензитетът на рентгеновите лъчи се определя по емпиричната формула:

където I е токът в тръбата, U е напрежението, Z е поредният номер на атома на антикатодното вещество, k е const.

Рентгеновото лъчение в резултат на забавянето на електроните се нарича "тормозно лъчение".

Рентгеновите лъчи с къса дължина на вълната обикновено имат по-голяма проникваща способност от тези с дълга дължина на вълната и се наричат жилав, и дълги вълни мека.

При високо напрежение в рентгеновата тръба, заедно с

Рентгеново лъчение с непрекъснат спектър произвежда рентгеново лъчение с линеен спектър; последният се наслагва върху непрекъснатия спектър. Това излъчване се нарича характеристично, тъй като всяко вещество има свой линеен рентгенов спектър, характерен за него (непрекъснатият спектър е от анодното вещество и се определя само от напрежението на рентгеновата тръба).

142. Свойства на рентгеновото лъчение.Рентгеновите лъчи имат всички свойства, които характеризират светлинните лъчи:

1) не се отклоняват в електрически и магнитни полета и следователно не носят електрически заряд;

2) имат фотографски ефект;

3) предизвикват йонизация на газа;

4) способни да предизвикват луминесценция;

5) могат да бъдат пречупени, отразени, да имат поляризация и да дават феномена на интерференция и дифракция.

143. Закон на Моузли.Тъй като атомите на различните вещества имат различни енергийни нива в зависимост от тяхната структура, характерните спектри на излъчване също зависят от структурата на атомите на анодното вещество. Характерните спектри се изместват към по-високи честоти с увеличаване на ядрения заряд. Този модел е известен като закон на Моузли:

където n е честотата на спектралната линия, Z е поредният номер на излъчващия елемент, A и B са константи.

144. Взаимодействие на рентгеновото лъчение с веществото.В зависимост от съотношението на фотонната енергия e и йонизационната енергия A протичат три основни процеса.

Кохерентно (класическо) разсейване. Разсейването на рентгеновите лъчи с дълга дължина на вълната възниква главно без промяна на дължината на вълната и се нарича кохерентно . Възниква, ако енергията на фотона е по-малка от йонизационната енергия: hn<А. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяются, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.

Некохерентно разсейване (ефект на Комптън). През 1922 г. А.Х. Комптън, наблюдавайки разсейването на твърдите рентгенови лъчи, открива намаляване на проникващата способност на разсеяния лъч в сравнение с падащия лъч. Това означава, че дължината на вълната на разсеяните рентгенови лъчи е по-голяма от тази на падащите рентгенови лъчи. Разсейването на рентгенови лъчи с промяна на дължината на вълната се нарича некохерентно, а самото явление се нарича ефект на Комптън.

фотоелектричен ефект. При фотоелектричния ефект рентгеновото лъчение се абсорбира от атом, в резултат на което електрон излита и атомът се йонизира (фотойонизация). Ако фотонната енергия е недостатъчна за йонизация, тогава фотоелектричният ефект може да се прояви при възбуждане на атоми без излъчване на електрони.

Йонизиращо действиеРентгеновото лъчение се проявява в повишаване на електропроводимостта под въздействието на рентгеновите лъчи. Това свойство се използва в дозиметрията за количествено определяне на ефекта от този вид радиация.

145. Рентгенова луминесценциянаречено сияние на редица вещества при рентгеново облъчване. Такова сияние на платина-цианоген барий позволи на Рентген да открие лъчите. Това явление се използва за създаване на специални светещи екрани с цел визуално наблюдение на рентгенови лъчи, понякога за подобряване на действието на рентгеновите лъчи върху фотографска плака, което прави възможно фиксирането на тези лъчи.

146. Рентгенова абсорбцияописано от закона на Бугер:

F \u003d F 0 e - m x,

където m е линейният коефициент на затихване,

x е дебелината на слоя вещество,

F 0 е интензитетът на падащото лъчение,

F е интензитетът на предаваното лъчение.

147. Въздействието на рентгеновото лъчение върху организма. Въпреки че излагането на радиация по време на рентгенови изследвания е малко, те могат да доведат до промени в хромозомния апарат на клетките - радиационни мутации. Следователно рентгеновите изследвания трябва да бъдат регулирани.

148. Рентгенова диагностика.Рентгеновата диагностика се основава на селективното поглъщане на рентгеновите лъчи от тъканите и органите.

149. Рентгеноскопия.При флуороскопията се получава изображение на полупрозрачен обект върху флуороскопски екран. Техниката е проста и икономична, позволява ви да наблюдавате движението на органите и движението на контрастното вещество в тях. Той обаче има и недостатъци: след него не остава документ, който да бъде обсъден или разгледан допълнително. Малките детайли от изображението трудно се виждат на екрана. Флуороскопията е свързана с много по-голямо лъчево натоварване върху пациента и лекаря, отколкото рентгенографията.

150. Рентгенография.При рентгеновите лъчи лъч рентгенови лъчи се насочва към частта от тялото, която трябва да се изследва. Лъчението, преминало през човешкото тяло, попада върху филма, върху който след обработка се получава изображение.

151. Електрорентгенография.При него рентгенов лъч, преминал през пациент, попада върху заредена със статично електричество селенова плоча. В този случай плочата променя своя електрически потенциал, върху нея се появява латентен образ на електрически заряди.

Основното предимство на метода е възможността за бързо получаване на голям брой висококачествени изображения без използване на рентгенов филм, съдържащ скъпи сребърни съединения и без „мокър“ фотопроцес.

152. Флуорография.Принципът му е да снима рентгеново изображение от екран върху ролков филм с малък формат. Използва се при масови проучвания на населението. Предимствата на метода са бързина и икономичност.

153. Изкуствено контрастиране на органи.Методът се основава на

въвеждане в тялото на безвредни вещества, които абсорбират

Рентгеновото лъчение е много по-силно или, обратно, много по-слабо от изследвания орган. Например, на пациента се препоръчва да приема водна суспензия на бариев сулфат. В същото време върху изображението се появява сянка на контрастна маса, разположена в стомашната кухина. По позицията, формата, размера и формата на сянката можете да прецените позицията на стомаха, формата и размера на неговата кухина.

Йодът се използва за контрастиране на щитовидната жлеза. От газовете, използвани за тази цел, кислород, азотен оксид, въглероден диоксид. Само азотен оксид и въглероден диоксид могат да бъдат инжектирани в кръвния поток, тъй като те, за разлика от кислорода, не причиняват газова емболия.

154. Усилватели на рентгеново изображение.Яркостта на сиянието, което преобразува рентгеновите лъчи във видима светлина на флуоресцентен екран, използван от радиолог при извършване на флуороскопия, е стотни от канделата на квадратен метър (една свещ е свещ). Това приблизително съответства на яркостта на лунната светлина в безоблачна нощ. При такова осветление човешкото око работи в режим на здрачно зрение, при който фините детайли и слабите контрастни разлики се различават изключително слабо.

Невъзможно е да се увеличи яркостта на екрана поради пропорционално увеличаване на дозата на радиация за пациента, което вече не е безобидно.

Способността да се елиминира това препятствие се осигурява от усилватели на рентгенови изображения (ARI), които са в състояние да подобрят яркостта на изображенията хиляди пъти поради многократното ускоряване на електрони с помощта на външно електрическо поле. URI, в допълнение към увеличаването на яркостта, може значително да намали дозата на радиация по време на изследването.

155. Ангиография- метод за контрастно изследване на кръвообращението

система, при която под визуален рентгенов контрол с помощта на URI и телевизия, рентгенолог вкарва тънка еластична тръба - катетър - във вена и я насочва, заедно с кръвния поток, към почти всяка област на тялото, дори до сърцето. След това, в точното време, през катетъра се инжектира рентгеноконтрастна течност и едновременно се правят поредица от изображения, следващи едно след друго с висока скорост.

156. Цифров метод за обработка на информация.Електрическите сигнали са най-удобната форма за последваща обработка на изображението. Понякога е полезно да подчертаете линията в изображението, да подчертаете контура, понякога да подчертаете текстурата. Обработката може да се извърши както по електронен аналогов, така и по цифров метод. За целите на цифровата обработка аналоговите сигнали се преобразуват в дискретна форма с помощта на ADC аналогово-цифрови преобразуватели и в тази форма се подават към компютър.

Светлинното изображение, получено на флуороскопския екран, се усилва от тръба за усилване на изображението (IOC) и се подава през оптичната система към входа на телевизионната тръба TT, превръщайки се в последователност от електрически сигнали. С помощта на АЦП се извършва семплиране и квантуване, а след това запис в цифровата памет с произволен достъп - RAM и обработка на сигналите за изображения по зададени програми. Преобразуваното изображение отново се преобразува в аналогова форма с помощта на цифрово-аналогов преобразувател DAC и се показва на екрана на устройството за видеоконтрол VKU дисплей в сива скала.

157. Цветово кодиране на черно-бели изображения.Повечето интроскопични изображения са монохромни, т.е. лишени от цвят. Но нормалното човешко зрение е цветно. За да се използват пълноценно възможностите на окото, в някои случаи има смисъл изкуствено да оцветяваме нашите интроскопични изображения в последния етап от тяхната трансформация.

Когато окото възприема цветно изображение, има

допълнителни характеристики на изображението, които улесняват анализа. Това

нюанс, наситеност на цвета, цветови контраст. При цвят видимостта на детайлите и контрастната чувствителност на окото се увеличават многократно.

158. Рентгенова терапия.Рентгеновото лъчение се използва за лъчева терапия при лечението на редица заболявания. Показанията и тактиката на рентгеновата терапия са в много отношения подобни на методите на гама-терапията.

159. Томография.Сенките на съседни органи и тъкани, разположени по дължината на рентгеновия лъч, се наслагват върху изображението на орган или патологично образувание, което представлява интерес за лекаря.

Същността на томографията е, че в процеса на снимане

рентгеновата тръба се движи спрямо пациента, като дава рязко изображение само на тези детайли, които лежат на дадена дълбочина. По този начин томографията е послойно рентгеново изследване.

160. Лазерно лъчениее кохерентен еднакво насочен

излъчване на много атоми, създавайки тесен лъч монохроматична светлина.

За да започне да работи лазерът, е необходимо голям брой атоми от работното му вещество да бъдат преведени във възбудено (метастабилно) състояние. За тази цел електромагнитната енергия се прехвърля към работното вещество от специален източник (метод на изпомпване). След това в работното вещество ще започнат почти едновременни принудителни преходи на всички възбудени атоми в нормално състояние с излъчване на мощен фотонен лъч.

161. Използването на лазер в медицината.Високоенергийни лазери

използван като лазерен скалпел в онкологията. Така се постига рационално изрязване на тумора с минимално увреждане на околните тъкани, като операцията може да се извърши в близост до мозъчни структури с голямо функционално значение.

Загубата на кръв при използване на лазерен лъч е много по-малка, раната е напълно стерилизирана, а подуването в следоперативния период е минимално.

Лазерът е особено ефективен при очна микрохирургия. Дава възможност за лечение на глаукома чрез „пробиване” с лъча си на микроскопични отвори за изтичане на вътреочната течност. Лазерът е нехирургично лечение на отлепване на ретината.

Лазерно лъчение с ниска енергияима противовъзпалителен, аналгетичен ефект, променя съдовия тонус, подобрява метаболитните процеси и др.; използва се в специална терапия в различни области на медицината.

162. Въздействието на лазера върху тялото.Ефектът на лазерното лъчение върху тялото в много отношения е подобен на ефекта на електромагнитното лъчение във видимия и инфрачервения диапазон. На молекулярно ниво такова въздействие води до промяна в енергийните нива на молекулите на живата материя, тяхното стереохимично пренареждане и коагулация на протеиновите структури. Физиологичните ефекти на лазерното излагане са свързани с фотодинамичния ефект на фотореактивацията, ефекта на стимулиране или инхибиране на биопроцесите, промени във функционалното състояние както на отделните системи, така и на организма като цяло.

163. Използване на лазери в биомедицински изследвания.Една от основните области на лазерната диагностика е спектроскопия на кондензирана материя, което дава възможност за анализ на биологични тъкани и тяхната визуализация на клетъчно, субклетъчно и молекулярно ниво.

НарастваУвеличението на микроскопа се определя като произведение от увеличението на обектива и увеличението на окуляра. Типичните изследователски микроскопи имат увеличение на окуляра 10, а увеличението на обектива е 10, 45 и 100. Съответно увеличението на такъв микроскоп е от 100 до 1000. Някои от микроскопите имат увеличение до 2000. Още по-голямо увеличение няма смисъл, тъй като резолюцията не се подобрява. Напротив, качеството на изображението се влошава.

Формула за увеличение на микроскопа

Определя се качеството на изображението резолюция на микроскопа, т.е. минималното разстояние, на което оптиката на микроскопа може да различи две близко разположени точки. разделителната способност зависи от числовата апертура на обектива, кондензатора и дължината на вълната на светлината, която осветява препарата. Числовата апертура (отвор) зависи от ъгловата апертура и коефициента на пречупване на средата, разположена между предната леща на обектива и кондензатора и препарата.

В допълнение към разделителната способност на системата, числовата апертура характеризира съотношението на апертурата на обектива: интензитетът на светлината на единица площ от изображението е приблизително равен на квадрата на NA. Стойността на NA е около 0,95 за добър обектив. Микроскопът обикновено е проектиран така, че общото му увеличение да е около 1000 NA.

Ограничение на разделителната способност- най-малкото разст. Между две близко разположени точки от обект, които могат да се видят под микроскоп (възприемат се като две точки).

Апертура (лат. apertura - дупка) в оптиката - характеристика на оптично устройство, което описва способността му да събира светлина и да устои на дифракционното размазване на детайлите на изображението. В зависимост от вида на оптичната система тази характеристика може да бъде линеен или ъглов размер. По правило сред детайлите на оптичния инструмент се отличава така наречената апертурна диафрагма, която най-силно ограничава диаметрите на светлинните лъчи, преминаващи през оптичния инструмент. Често ролята на такава апертурна диафрагма се изпълнява от рамката или просто ръбовете на един от оптичните елементи (лещи, огледала, призми).

Ъглова бленда -ъгълът между крайните лъчи на коничния светлинен лъч на входа (изхода) на оптичната система.

Числова апертура -е равно на произведението на коефициента на пречупване на средата между обекта и лещата и синуса на ъгъла на апертурата. Това е тази стойност, която най-пълно определя в същото време отношението на апертурата, разделителната способност на обектива на микроскопа. За да се увеличи цифровата апертура на обективите при микроскопия, пространството между обектива и покривното стъкло се запълва с имерсионна течност.

ъгълАпертурата на обектива е максималният ъгъл (AOB), при който лъчите, преминали през образеца, могат да влязат в обектива. Числова апертурана лещата е равно на произведението от синуса на половината от ъгловата апертура и коефициента на пречупване на средата, разположена между предметното стъкло и предната леща на обектива. N.A. = n sinα където, N.A. - цифрова апертура; n е коефициентът на пречупване на средата между препарата и обектива; sinα - синусът на ъгъла α, равен на половината от ъгъла AOB в диаграмата.

Числова апертурастъклата винаги са гравирани върху техните рамки.

Разделителната способност на микроскопа зависи и от апертурата на кондензатора. Ако приемем, че апертурата на кондензатора е равна на апертурата на лещата, тогава формулата за разделителна способност е R=λ/2NA, където R е границата на разделителната способност; λ - дължина на вълната; N.A - цифрова апертура. От тази формула се вижда, че когато се наблюдава във видима светлина (зелена част от спектъра - λ = 550nm), разделителната способност (граница на разделителна способност) на микроскопа не може да бъде > 0,2 μm

Потапяне (от латински immersio - потапяне) - течност, която запълва пространството между обекта на наблюдение и специална имерсионна леща (кондензатор и предметно стъкло). Основно се използват три вида течности за потапяне: потапяне в масло (MI/Oil), потапяне във вода (VI/W) и потапяне в глицерол (GI/Glyc), като последното се използва главно в ултравиолетовата микроскопия.

Потапянето се използва в случаите, когато е необходимо да се увеличи разделителната способност на микроскоп или приложението му се налага от технологичния процес на микроскопиране. Когато това се случи:

1. увеличаване на видимостта чрез увеличаване на разликата между индекса на пречупване на средата и обекта;

2. увеличаване на дълбочината на наблюдавания слой, което зависи от индекса на пречупване на средата.

В допълнение, течността за потапяне може да намали количеството разсеяна светлина, като елиминира отблясъците от обекта. Това елиминира неизбежната загуба на светлина, когато тя навлезе в обектива.

Пречупване на светлината - промяна в посоката на светлинните лъчи в среда с пространствено променящ се показател на пречупване n. Обикновено терминът “R. С." използвани при описанието на разпространението на оптичните. излъчване в нехомогенна среда с плавно променящо се n от точка до точка (траекториите на светлинните лъчи в такива среди са плавно криви линии). Обикновено се нарича рязка промяна в посоката на лъчите на границата между две хомогенни среди с различни n. пречупване на светлината. В банкомат Оптиката, оптиката за очила традиционно използва термина "рефракция". Тъй като атмосферата е нехомогенна среда, поради R. s. има изместване на видимото положение на небесните тела спрямо истинското, което трябва да се вземе предвид в астрономията. R. s. в атмосферата също трябва да се вземат предвид при геодезически. измервания. R. s. е причината за миражите. Феноменът на Р. с. ви позволява да визуализирате оптичното нееднородности в твърди, течни и газови среди.

Рефрактометъри аз (от лат. refractus - пречупен и гръцки. Metreo - измервам) е метод за изследване на вещества, основан на определяне на индекса (коефициента) на пречупване (пречупване) и някои от неговите функции. Рефрактометрията (рефрактометричен метод) се използва за идентифициране на химични съединения, количествен и структурен анализ и определяне на физикохимичните параметри на веществата.

Коефициентът на пречупване n е отношението на скоростите на светлината в съседните среди. За течности и твърди вещества n обикновено се определя спрямо въздуха, а за газовете спрямо вакуума. Стойностите на n зависят от дължината на вълната l на светлината и температурата, които са посочени съответно в долен и горен индекс. Рефрактометрични методиразделени на две големи групи: обективни и субективни. Въпреки безспорното предимство на обективните методи, всяко обективно изследване, като правило, завършва с корекция чрез субективни методи. Има две подгрупи обективни рефрактометрични методи:

1. Обективно по отношение на пациента и субективно по отношение на лекаря. Пример за това е скиаскопията, чиито обективни данни могат да бъдат получени чрез субективна оценка от лекаря на скиаскопичния рефлекс на субекта. Обективност по отношение както на изследваното, така и на изследователя, реализирана с помощта на рефрактометрична машина.

Поляризация на светлината- физически. оптична характеристика. радиация, която описва напречната анизотропия на светлинните вълни, т.е. нееквивалентност dec. посоки в равнина, перпендикулярна на светлинния лъч. Същества. стойност за разбирането на П. за стр. имаше своето проявление в ефекти светлинна интерференцияи по-специално фактът, че два светлинни лъча с взаимно перпендикулярни равнини на поляризация не се намесват директно. P. s. намерена природа. пояснение в ел.-маг. теория на светлината, разработена през 1865-73 г. от J. C. Maxwell (J. C. Maxwell), по-късно - в квантовата електродинамика.

Терминът поляризация на вълните е въведен от Малус във връзка с напречните механични вълни

За получаване на поляризирана светлинаи откриването му, има специални физически устройства, наречени в първия случай поляризатори, а във втория анализатори. Те обикновено имат еднаква структура.Има няколко начина за получаване и анализ на поляризирана светлина.

1. Поляризация с полароиди. Полароидите са целулоидни филми, покрити с най-тънкия слой кристали нодхинин сулфат. Използването на поляроиди в момента е най-често срещаният начин за поляризиране на светлината.

2. Поляризация чрез отражение. Ако естествен лъч светлина падне върху черна полирана повърхност, тогава отразеният лъч е частично поляризиран. Като поляризатор и анализатор може да се използва огледало или доста добре полирано обикновено прозоречно стъкло, почернено от едната страна с асфалтов лак.Степента на поляризация е толкова по-голяма, колкото по-правилно се поддържа ъгълът на падане. За стъклото ъгълът на падане е 57°.

3. Поляризация чрез пречупване. Светлинният лъч се поляризира не само при отражение, но и при

пречупване. В този случай стекът се използва като поляризатор и анализатор.

10-15 тънки стъклени пластини, събрани заедно, разположени спрямо светлинните лъчи, падащи върху тях под ъгъл от 57 °.

Призма Никола (съкр. никол) е поляризиращо устройство, базирано на ефектите на двойно пречупване и пълно вътрешно отражение.Призмата на Никол е две еднакви триъгълни призми, направени от исландски шпат, залепени заедно с тънък слой канадски балсам. Призмите се обработват така, че краят им е скосен под ъгъл 68° спрямо посоката на пропускащата светлина, а страните, които ще се залепват, образуват прав ъгъл с краищата. В този случай оптичната ос на кристала ( AB) е под ъгъл от 64° спрямо посоката на светлината.

Пълният поляризационен отвор на призмата е 29°. Характеристика на призмата е промяната в посоката на изходящия лъч по време на въртенето на призмата, поради пречупването на скосените краища на призмата. Призмата не може да се използва за поляризация на ултравиолетовия лъч, тъй като канадският балсам абсорбира ултравиолетовия лъч.Светлина с произволна поляризация, преминаваща през края на призмата, изпитва двойно пречупване, разделяйки се на два лъча - обикновен, с хоризонтална равнина на поляризация ( AO) и извънредно, с вертикална равнина на поляризация ( AE). След това обикновеният лъч изпитва пълно вътрешно отражение върху равнината на свързване и излиза през страничната повърхност. Необичайното свободно излиза през противоположния край на призмата.

Закон на Брустър - законът на оптиката, който изразява връзката на индекса на пречупване с такъв ъгъл, при който светлината, отразена от интерфейса, ще бъде напълно поляризирана в равнина, перпендикулярна на равнината на падане, а пречупеният лъч е частично поляризиран в равнината на падане, а поляризацията на пречупения лъч достига максималната си стойност. Лесно се установява, че в този случай отразените и пречупените лъчи са взаимно перпендикулярни. Съответният ъгъл се нарича Ъгъл на Брюстър.

Този оптичен феномен е кръстен на шотландския физик Дейвид Брустър, който го открива през 1815 г.

Закон на Брустър : , Където н 12 - показател на пречупване на втората среда спрямо първата, θ бре ъгълът на падане (ъгъл на Брюстър).

Когато се отрази от една плоча под ъгъл на Брюстър, интензитетът на линейно поляризираната светлина е много нисък (около 4% от интензитета на падащия лъч). Следователно, за да се увеличи интензитетът на отразената светлина (или да се поляризира светлината, предавана в стъклото в равнина, успоредна на равнината на падане), се използват няколко закрепени плочи, сгънати в крак - кракът на Столетов. Лесно е да видите какво се случва на чертежа. Оставете лъч светлина да падне върху горната част на стъпалото. Първата плоча ще отразява напълно поляризиран лъч (около 4% от първоначалния интензитет), втората плоча също ще отразява напълно поляризиран лъч (около 3,75% от първоначалния интензитет) и т.н. В този случай лъчът, излизащ от долната част на стъпалото, ще бъде все повече поляризиран в равнина, успоредна на равнината на падане, когато се добавят плочи. пълно пречупванее важно за радиокомуникациите: повечето камшични антени излъчват точно вертикално поляризирани вълни. По този начин, ако вълна удари интерфейс (земя, вода или йоносфера) под ъгъл на Брюстър, няма да има отразена вълна и съответно няма да има канал.

Законът на Малус - зависимост на интензитета на линейно поляризирана светлина след преминаването й през поляризатора от ъгъла между поляризационните равнини на падащата светлина и поляризатора, където аз 0 - интензитет на светлината, падаща върху поляризатора, азе интензитетът на светлината, излизаща от поляризатора.Светлината с различна (нелинейна) поляризация може да бъде представена като сбор от две линейно поляризирани компоненти, към всяка от които е приложим законът на Малус. Съгласно закона на Малус, интензитетите на пропуснатата светлина се изчисляват във всички поляризационни устройства, например в поляризационни фотометри и спектрофотометри. Загубите на отражение в зависимост от и неотчитани от закона на Малус се определят допълнително.

Оптично активни вещества , среди с естествени оптична дейност. О.-а. V. се делят на 2 вида. Отнесени към 1-ви от тях са оптически активни във всяко агрегатно състояние (захар, камфор, винена киселина), към 2-ри - те са активни само в кристална фаза (кварц, цинобър). При веществата от 1-ви тип оптичната активност се дължи на асиметричната структура на техните молекули, от 2-ри тип - от специфичната ориентация на молекулите (йони) в елементарните клетки на кристала (асиметрията на полето на силите, които свързват частици в кристалната решетка). Кристалите на О. - и. V. винаги съществуват в две форми - дясна и лява; в този случай решетката на десния кристал е огледално симетрична на решетката на левия и не може да бъде пространствено комбинирана с нея (така наречените енантиоморфни форми, виж фиг. Енантиоморфизъм). Оптичната активност на дясната и лявата форма на O. - и. V. тип 2 имат различни знаци (и са равни по абсолютна стойност при едни и същи външни условия), поради което се наричат оптични антиподи (понякога кристали на O.-a. ).

Въртене на равнината на поляризация светлина – обединени от общ феноменологичен. проявление на група ефекти, състоящи се в въртенето равнини на поляризациянапречна вълна в резултат на взаимодействие с анизотропна среда. Наиб. ефектите, свързани с V.p.p., са добре известни. светлина, въпреки че подобни явления се наблюдават и в други области на спектъра е.-магн. вълни (по-специално в микровълновия диапазон), както и в акустиката, физиката на елементарните частици и др. p.p обикновено се дължи на разликата в коефициента. пречупване на средата за две кръгово поляризирани (по десния и левия кръг) вълни (т.нар. кръгова анизотропия) и се описва в общия случай с аксиален тензор от втори ранг, който свързва аксиалния вектор на ъгъла на въртене на поляризационната равнина с полярния вълнов вектор . В среда само с кръгова анизотропия една линейно поляризирана вълна може да бъде разложена на две нормални кръгово поляризирани вълни с еднаква амплитуда (виж фиг. Нормални флуктуации), фазовата разлика между които определя азимута на равнината на поляризация на сумарната вълна В хомогенни среди с кръгова анизотропия ъгълът на V. p. Кръговата анизотропия може да бъде както естествена (спонтанна, присъща на средата в непроменено състояние), така и изкуствена, предизвикана от външен въздействие. Във втория случай кръговата асиметрия може да се дължи на асиметрията на смущаващото действие или на комбинираните свойства на симетрия на средата и смущението

Ъгъл на завъртане. Светлинният лъч може да бъде естествен и поляризиран. В естествен лъч светлина трептенията на вектора възникват случайно.

Поляризираните лъчи на светлината от своя страна се разделят на линейно поляризирани, когато трептенията се извършват в права линия, перпендикулярна на лъча; поляризиран в кръг, когато краят на вектора описва кръг в равнина, перпендикулярна на посоката на лъча, и елиптично поляризиран, при който възникват трептения по елипса.

Равнината, в която възникват трептения в плоско поляризиран лъч, се нарича равнина на трептене.

Равнината, минаваща през посоката на поляризирания лъч и перпендикулярна на равнината на трептене, се нарича равнина на поляризация.

Светлинните вълни могат да бъдат поляризирани с помощта на поляризационни устройства (полароид, турмалинова пластина, никол и др.).

Елена 3013

Тази статия ще обсъди увеличението на микроскопа, мерните единици на дадена стойност, методите за визуално определяне на разделителната способност на инструмента. Ще говорим и за стандартните параметри на тази стойност и как да изчислим увеличението за конкретен вид работа.

Най-често основните параметри на мощността на микроскопа са посочени върху цевта на обектива. Развийте обектива и го проверете. Можете да видите две числа, записани като дроб. Първото е увеличението, второто е цифровата апертура.

Блендата характеризира способността на устройството да събира светлина и да получава ясно изображение. Също така върху лещата може да се посочи дължината на тръбата и дебелината на покривното стъкло, необходими за работа.

Всичко за увеличението на микроскопа

Увеличението се измерва в кратни (x). Взаимоотношението на системата окуляр-обектив напълно определя неговото значение. Произведението от увеличението на окуляра и обектива ни казва работното увеличение, което този микроскоп създава. Зависимостта на общото увеличение от увеличението на обектива е очевидна. Силовите лещи се разделят на следните групи:

Малък (не повече от 10 пъти);

Средно (до 50x);

Голям (повече от 50 пъти);

Изключително голям (повече от 100 пъти).

Максималното увеличение на обектива за оптичен микроскоп е 2000x. Стойността на окуляра обикновено е 10x и рядко се променя. Но увеличението на обектива варира в широки граници (от 4 до 100x и 2000x).

При избора на микроскоп е необходимо да се вземе предвид кой ще работи върху него и какво максимално увеличение може да е необходимо. Например, 200x е достатъчно за дете в предучилищна възраст, училищните и университетските микроскопи имат увеличение от 400-1000x. Но устройството за изследване трябва да дава поне 1500-2000x. Тази стойност ви позволява да работите с бактерии и малки клетъчни структури.

Цени в онлайн магазини:




	Oksar.ru-Москва	900 R


Още оферти

Разделителна способност на инструмента

Какво определя яснотата и качеството на изображението, което микроскопът дава? Това се влияе от разделителната способност на устройството. За да изчислите тази стойност, трябва да намерите частното от дължината на светлинната вълна и две числови апертури. Следователно се определя от кондензатора и обектива на микроскопа. Като напомняне, числената стойност на апертурата може да се види на цевта на обектива. Колкото по-високо е, толкова по-добра е разделителната способност на устройството.

Оптичният микроскоп има разделителна способност от 0,2 микрона. Това е минималното разстояние до изображението, когато всички точки на обекта са различими.

Полезно увеличение на микроскопа

Говорим за полезно увеличение, когато окото на изследователя използва напълно разделителната способност на микроскопа. Това се постига чрез наблюдение на обекта под максимално допустимия ъгъл. Полезното увеличение зависи само от числовата апертура и вида на обектива. Когато се изчисли, числовата апертура се увеличава 500-1000 пъти.

Суха леща (само въздух между обекта и лещата) създава полезно увеличение от 1000x, т.е. цифровата апертура е 1.

Имерсионна леща (слой от имерсионна среда между обекта и лещата) създава полезно увеличение от 1250x, т.е. цифровата апертура е 1,25.

Замъглено или размито изображение показва, че полезното увеличение е по-голямо или по-малко от горните стойности. Увеличаването или намаляването на зададената стойност значително влошава работата на микроскопа.

В тази статия говорихме за основните характеристики на оптичния микроскоп и методите за тяхното изчисляване. Надяваме се, че тази информация ще бъде полезна при работа с това сложно устройство.

кажи на приятели

Микроскопите се използват за откриване и изследване на микроорганизми. Светлинните микроскопи са предназначени за изследване на микроорганизми с размер най-малко 0,2 микрона (бактерии, протозои и др.), а електронните микроскопи за изследване на по-малки микроорганизми (вируси) и най-малките структури от бактерии.
Модерен светлинни микроскопи- Това са сложни оптични уреди, боравенето с които изисква определени знания, умения и голяма точност.
Светлинните микроскопи са разделени на ученически, работни, лабораторни и изследователски, различаващи се по дизайн и оптика. Домашните микроскопи (Biolam, Bimam, Mikmed) имат обозначения, показващи към коя група принадлежат (C - студент, R - работници, L - лаборатория, I - изследване), оборудването е обозначено с номер.

Микроскопът е разделен на механични и оптични части.
ДА СЕ механична частвключва: статив (състоящ се от основа и тубусен държач) и монтирана на него туба с револвер за монтаж и смяна на обективи, предметна маса за подготовка, устройства за закрепване на кондензатор и светлинни филтри, както и вградени механизми в статива за грубо (макромеханизъм, макровинт) и фино
(микромеханизъм, микровинт) за преместване на предметната платформа или държача на тръбата.
Оптична частМикроскопът е представен от обективи, окуляри и осветителна система, която от своя страна се състои от кондензатор на Abbe, разположен под предметния стол, огледало с плоска и вдлъбната страна, както и отделен или вграден осветител. Обективите се завинтват в револвера, а от противоположната страна на тръбата се монтира съответният окуляр, през който се наблюдава изображението. Има монокулярни (с един окуляр) и бинокулярни (с два еднакви окуляра) тръби.

Принципна схема на микроскопа и осветителната система

1. Източник на светлина;
2. Колектор;
3. Диафрагма на полето на ириса;
4. Огледало;
5. Ирисова апертурна диафрагма;
6. Кондензатор;
7. Лекарство;
7". Увеличен актуален междинен образ на препарата, образуван от обектива;
7"". Увеличен виртуален краен образ на препарата, наблюдаван в окуляра;
8. Обектив;
9. икона на изходен обектив;
10. Полева бленда на окуляра;
11. Окуляр;
12. Око.

Играе основна роля в придобиването на изображение лещи. Изгражда уголемен, реален и обърнат образ на обекта. След това това изображение се увеличава допълнително, когато се гледа през окуляр, който, подобно на конвенционалната лупа, дава уголемен виртуален образ.
Нараствамикроскоп може грубо да се определи чрез умножаване на увеличението на обектива по увеличението на окуляра. Увеличението обаче не определя качеството на изображението. Определя се качеството на изображението, неговата яснота резолюция на микроскопа, т.е. способността да се разграничат поотделно две близко разположени точки. Ограничение на разделителната способност- минималното разстояние, на което тези точки все още се виждат отделно - зависи от дължината на вълната на светлината, която осветява обекта, и числовата апертура на обектива. Числовата апертура от своя страна зависи от ъгловата апертура на обектива и коефициента на пречупване на средата между предната леща на обектива и препарата. Ъгловата бленда е максималният ъгъл, под който лъчите, преминаващи през обект, могат да влязат в обектива. Колкото по-голям е отворът и колкото по-близо е индексът на пречупване на средата между лещата и препарата до индекса на пречупване на стъклото, толкова по-висока е разделителната способност на лещата. Ако приемем, че апертурата на кондензатора е равна на апертурата на обектива, тогава формулата за разделителна способност има следната форма:

където R е границата на разделителната способност; - дължина на вълната; NA - цифрова апертура.

Разграничете полезенИ безполезеннараства. Полезното увеличение обикновено е равно на числовата апертура на обектива, увеличена 500-1000 пъти. По-голямото очно увеличение не извежда нови детайли и е безполезно.
В зависимост от средата, която е между обектива и препарата, има "сухи" лещи с малко и средно увеличение (до 40x) и имерсионни лещи с максимална апертура и увеличение (90-100x). „Сухата“ леща е леща с въздух между предната леща и препарата.

Характеристика на имерсионните лещи е, че между предната леща на такъв обектив и препарата се поставя имерсионна течност, която има коефициент на пречупване като стъклото (или близък до него), което осигурява увеличаване на цифровата апертура и разделителна способност. на обектива. Дестилирана вода се използва като имерсионна течност за водопотопяеми лещи, а кедрово масло или специално синтетично потапящо масло се използва за маслени потапящи лещи. Използването на синтетично потапящо масло е за предпочитане, тъй като неговите параметри са по-точно нормализирани и, за разлика от кедровото масло, не изсъхва върху повърхността на предната леща на обектива. За лещи, работещи в ултравиолетовата област на спектъра, глицеринът се използва като течност за потапяне. В никакъв случай не трябва да използвате заместители на маслото за потапяне и по-специално вазелиново масло.
**Изображението, получено с лещи, има различни недостатъци: сферични и хроматични аберации, кривина на полето на изображението и др. При лещи, състоящи се от няколко лещи, тези недостатъци се коригират до известна степен. В зависимост от степента на коригиране на тези недостатъци се разграничават ахроматични лещи и по-сложни апохроматични лещи. Съответно лещите, в които се коригира кривината на полето на изображението, се наричат планови ахромати и планови апохромати. Използването на тези лещи създава рязко изображение в цялото поле, докато изображението, получено с конвенционалните лещи, няма същата острота в центъра и по краищата на зрителното поле. Всички характеристики на обектива обикновено са гравирани върху неговата рамка: собствено увеличение, диафрагма, вид на обектива (APO - апохромат и др.); водопотопните лещи имат обозначение VI и бял пръстен около рамката в долната й част, маслените потопяеми лещи имат обозначение MI и черен пръстен.
Всички обективи са проектирани да работят с 0,17 mm покривно стъкло.
Дебелината на покривното стъкло особено влияе върху качеството на изображението при работа със силни сухи системи (40x). Когато работите с потопяеми обективи, не трябва да се използват покривни стъкла с дебелина над 0,17 mm, тъй като дебелината на покривното стъкло може да е по-голяма от работното разстояние на обектива и в този случай, когато се опитвате да фокусирате обектива върху образеца, предната леща на обектива може да се повреди.
Окулярите се състоят от две лещи и се предлагат в няколко вида, всеки от които се използва с определен тип леща, което допълнително елиминира несъвършенствата на изображението. Видът на окуляра и неговото увеличение са отбелязани върху рамката му.
Кондензаторът е предназначен да фокусира светлината от осветителя върху препарата, насочена от огледалото на микроскопа или осветителя (при използване на прикачен или вграден осветител). Един от детайлите на кондензатора е апертурната диафрагма, която е от съществено значение за правилното осветяване на препарата.
Осветителят се състои от нисковолтова лампа с нажежаема жичка с дебела нишка, трансформатор, колекторна леща и полева диафрагма, чийто отвор определя диаметъра на осветеното поле върху препарата. Огледалото насочва светлината от осветителя към кондензатора. За да се запази паралелността на лъчите, идващи от осветителя към кондензатора, е необходимо да се използва само плоската страна на огледалото.

Настройка на осветеността и фокусирането на микроскопа

Качеството на изображението също зависи до голяма степен от правилното осветление. Има няколко различни начина за осветяване на образец под микроскоп. Най-често срещаният начин е осветителни инсталации по Köhler, което е както следва:
1) поставете осветителя срещу огледалото на микроскопа;
2) включете лампата на осветителя и насочете светлината към плоско (!) огледало на микроскоп;
3) поставете препарата върху предмета на микроскопа;
4) покрийте огледалото на микроскопа с лист бяла хартия и фокусирайте изображението на нажежаемата жичка върху него, като преместите гнездото на лампата в осветителя;
5) извадете лист хартия от огледалото;
6) затворете апертурната диафрагма на кондензатора. Чрез преместване на огледалото и леко преместване на фасунгата на лампата, изображението на нажежаемата жичка се фокусира върху апертурната диафрагма. Разстоянието на осветителя от микроскопа трябва да бъде такова, че изображението на нажежаемата жичка на лампата да е равно на диаметъра на апертурната диафрагма на кондензатора (апертурната диафрагма може да се наблюдава с помощта на плоско огледало, поставено от дясната страна на основата на микроскопа ).
7) отворете апертурната диафрагма на кондензатора, намалете отвора на полевата диафрагма на осветителя и значително намалете нажежаемостта на лампата;
8) при малко увеличение (10х), гледайки в окуляра, се получава остър образ на препарата;
9) леко завъртане на огледалото, изображението на полевата диафрагма, което прилича на светло петно, се прехвърля в центъра на зрителното поле. При спускане и повдигане на кондензатора се постига рязко изображение на ръбовете на полевата диафрагма в равнината на препарата (около тях се вижда цветна граница);
10) отворете полевата диафрагма на осветителя до краищата на зрителното поле, увеличете нажежаемостта на нажежаемата жичка на лампата и леко (с 1/3) намалете отварянето на апертурната диафрагма на кондензатора;
11) Когато сменяте обектива, трябва да проверите настройката на светлината.
След завършване на настройката на светлината по Кьолер е невъзможно да се промени позицията на кондензатора и отвора на полевата и апертурната диафрагми. Осветеността на препарата може да се регулира само с филтри за неутрална светлина или чрез промяна на нажежаемостта на лампата с помощта на реостат. Прекомерното отваряне на апертурната диафрагма на кондензатора може да доведе до значително намаляване на контраста на изображението, а недостатъчното отваряне може да доведе до значително влошаване на качеството на изображението (поява на дифракционни пръстени). За да проверите правилното отваряне на диафрагмата на апертурата, е необходимо да извадите окуляра и, гледайки в тръбата, да я отворите така, че да покрие светлинното поле с една трета. За правилно осветяване на препарата, при работа с обективи с ниско увеличение (до 10х), е необходимо да се развие и отстрани горната леща на кондензатора.
внимание! При работа с обективи, които дават голямо увеличение - със силни сухи (40x) и имерсионни (90x) системи, за да не се повреди предната леща, при фокусиране се използва следната техника: наблюдавайки отстрани, спуснете обектива с макровинт почти до контакт с препарата, след което, гледайки в окуляра, макровинтът много бавно повдига лещата до появата на изображението и с помощта на микровинта се извършва окончателното фокусиране на микроскопа.

Грижа за микроскопа

Когато работите с микроскоп, не полагайте големи усилия. Не докосвайте повърхностите на лещи, огледала и филтри с пръсти.
За да защитите вътрешните повърхности на обективите, както и призмите на тубуса от прах, винаги трябва да оставяте окуляра в тубуса. Когато почиствате външните повърхности на лещите, отстранете праха от тях с мека четка, измита в етер. Ако е необходимо, внимателно избършете повърхностите на лещите с добре измита ленена кърпа без сапун или камбрик, леко навлажнена с чист бензин, етер или специална смес за почистване на оптика. Не се препоръчва да изтривате оптиката на лещата с ксилен, тъй като това може да доведе до залепване.
От огледала с външно посребряване можете да премахнете прах само като го издухате с гумена крушка. Не можете да ги изтриете. Също така е невъзможно сами да развиете и разглобите лещите - това ще доведе до тяхната повреда. След приключване на работата по микроскопа е необходимо внимателно да се отстранят остатъците от имерсионно масло от предната леща на обектива по описания по-горе начин. След това спуснете предметния стол (или кондензатора при микроскопи с фиксиран предмет) и покрийте микроскопа с капак.
За да запазите външния вид на микроскопа, е необходимо периодично да го избърсвате с мека кърпа, леко напоена с безкиселинен вазелин и след това със суха, мека и чиста кърпа.

В допълнение към конвенционалната светлинна микроскопия, има методи за микроскопия, които ви позволяват да изследвате неоцветени микроорганизми: фазов контраст , тъмно полеИ луминесцентнимикроскопия. За да изследвате микроорганизми и техните структури, чийто размер е по-малък от разделителната способност на светлинен микроскоп, използвайте