Microscopul ca dispozitiv optic. Puterea de rezoluție a microscopului. Clasificarea microscoapelor ușoare. Este mai bine să vezi o singură dată sau microscopie cu rezoluție super-înaltă Cum să crești rezoluția unui microscop

Calitatea imaginii determinat rezoluția microscopului, adică distanța minimă la care optica unui microscop poate distinge separat două puncte apropiate. rezoluția depinde de deschiderea numerică a obiectivului, condensatorului și lungimea de undă a luminii cu care specimenul este iluminat. Diafragma numerică (deschiderea) depinde de deschiderea unghiulară și de indicele de refracție al mediului situat între lentila frontală a obiectivului și condensator și specimen.

Diafragma unghiulară a obiectivului- acesta este unghiul maxim (AOB) la care razele care trec prin preparat pot pătrunde în cristalin. Diafragma numerică a obiectivului egal cu produsul dintre sinusul jumătății din deschiderea unghiulară și indicele de refracție al mediului situat între lama de sticlă și lentila frontală a obiectivului. N / A. = n sinα unde, N.A. - deschidere numerică; n este indicele de refracție al mediului dintre specimen și lentilă; sinα este sinusul unghiului α egal cu jumătate din unghiul AOB din diagramă.

Astfel, deschiderea sistemelor uscate (între obiectivul frontal și pregătirea aerului) nu poate fi mai mare de 1 (de obicei nu mai mult de 0,95). Mediul plasat între eșantion și obiectiv se numește lichid de imersie sau imersie, iar un obiectiv proiectat să funcționeze cu lichid de imersie se numește imersie. Datorită imersiei cu un indice de refracție mai mare decât aerul, este posibilă creșterea deschiderii numerice a lentilei și, prin urmare, a rezoluției.

Diafragma numerică a lentilelor este întotdeauna gravată pe ramele acestora.
Rezoluția microscopului depinde și de deschiderea condensatorului. Dacă considerăm că deschiderea condensatorului este egală cu deschiderea lentilei, atunci formula rezoluției are forma R=λ/2NA, unde R este limita rezoluției; λ - lungimea de undă; N.A - deschidere numerică. Din această formulă este clar că atunci când este observată în lumină vizibilă (partea verde a spectrului - λ = 550 nm), rezoluția (limita de rezoluție) nu poate fi > 0,2 µm

Influența diafragmei numerice a obiectivului microscopului asupra calității imaginii

Modalități de creștere a rezoluției optice

Selectarea unui unghi de con de lumină mare, atât din partea lentilei, cât și din partea sursei de lumină. Datorită acestui fapt, este posibil să colectați mai multe raze de lumină refractate din structurile foarte subțiri din lentilă. Astfel, prima modalitate de a crește rezoluția este utilizarea unui condensator a cărui deschidere numerică se potrivește cu deschiderea numerică a obiectivului.

A doua metodă este de a folosi lichid de imersie între lentila obiectivului frontal și capacul de sticlă. Așa influențăm indicele de refracție al mediului n, descris în prima formulă. Valoarea sa optimă recomandată pentru lichide de imersie este 1,51.

Lichide de imersie

Lichide de imersie sunt necesare pentru a mări deschiderea numerică și, în consecință, a crește rezoluția obiectivelor de imersie, special concepute pentru a lucra cu aceste lichide și, în consecință, marcate. Lichidele de imersie plasate între obiectiv și eșantion au un indice de refracție mai mare decât aerul. Prin urmare, razele de lumină deviate de cele mai mici detalii ale obiectului nu sunt împrăștiate la părăsirea preparatului și intră în lentilă, ceea ce duce la o creștere a rezoluției.

Există lentile de imersie în apă (marcate cu un inel alb), lentile de imersie în ulei (inel negru), lentile de imersie în glicerină (inel galben) și lentile de imersie monobromonaftalină (inel roșu). În microscopia cu lumină a preparatelor biologice se folosesc obiective de imersie în apă și ulei. Obiectivele speciale de imersie cu glicerol de cuarț transmit radiații ultraviolete cu unde scurte și sunt concepute pentru microscopia ultravioletă (a nu se confunda cu fluorescentă) (adică pentru studiul obiectelor biologice care absorb selectiv razele ultraviolete). Obiectivele de imersie cu naftalină monobromurată nu sunt utilizate în microscopia obiectelor biologice.

Apa distilată este folosită ca lichid de imersie pentru o lentilă de imersie în apă, iar uleiul natural (cedru) sau sintetic cu un anumit indice de refracție este folosit ca lichid de imersie pentru o lentilă de imersie în ulei.

Spre deosebire de alte lichide de imersie imersie în ulei este omogen deoarece are un indice de refracție egal sau foarte apropiat de indicele de refracție al sticlei. De obicei, acest indice de refracție (n) este calculat pentru o linie spectrală specifică și o temperatură specifică și este indicat pe sticla de ulei. De exemplu, indicele de refracție al uleiului de imersie pentru lucrul cu sticlă de acoperire pentru linia spectrală D în spectrul de sodiu la o temperatură = 20°C este 1,515 (nD 20 = 1,515), pentru lucrul fără sticlă de acoperire (nD 20 = 1,520). ).

Pentru a lucra cu lentile apocromatice, dispersia este, de asemenea, normalizată, adică diferența de indici de refracție pentru diferite linii ale spectrului.

Utilizarea uleiului sintetic de imersie este de preferat deoarece parametrii săi sunt standardizați mai precis și, spre deosebire de uleiul de cedru, nu se usucă pe suprafața lentilei frontale a lentilei.

Având în vedere cele de mai sus, în niciun caz nu trebuie să folosiți surogate pentru uleiul de imersie și, în special, uleiul de vaselină. În unele metode de microscopie, pentru a mări deschiderea condensatorului, un lichid de imersie (de obicei apă distilată) este plasat între condensator și eșantion.

Limită de rezoluție- aceasta este cea mai mică distanță dintre două puncte ale unui obiect la care aceste puncte se pot distinge, adică sunt percepute la microscop ca două puncte.

Rezoluţie este definită ca capacitatea unui microscop de a produce imagini separate ale micilor detalii ale obiectului examinat. Este dat de formula:

unde A este deschiderea numerică, l este lungimea de undă a luminii; , unde n este indicele de refracție al mediului în care se află obiectul în cauză, U este unghiul de deschidere.

Pentru a studia structura celor mai mici creaturi vii, sunt necesare microscoape cu mărire mare și rezoluție bună. Un microscop optic este limitat la o mărire de 2000 de ori și are o rezoluție nu mai bună de 250 nm. Aceste valori nu sunt potrivite pentru studiul detaliilor fine ale celulelor.

118. Microscop ultraviolet. O modalitate de a reduce

Limita rezoluției microscopului este utilizarea luminii cu o lungime de undă mai scurtă. În acest sens, se folosește un microscop cu ultraviolete, în care microobiectele sunt examinate în raze ultraviolete. Deoarece ochiul nu percepe direct această radiație, se folosesc plăci fotografice, ecrane fluorescente sau convertoare electro-optice. O altă modalitate de a reduce limita de rezoluție a unui microscop este creșterea indicelui de refracție al mediului în care se află microscopul. Pentru a face acest lucru, este plasat în lichid de imersie, de exemplu, ulei de cedru.

119. Microscopie luminescentă (fluorescentă). se bazează pe capacitatea unor substanțe de a luminesce, adică de a străluci atunci când sunt iluminate cu lumină ultravioletă sau albastră invizibilă.

Culoarea luminiscenței este deplasată la o parte cu lungime de undă mai mare a spectrului în comparație cu lumina care o excită (regula lui Stokes). Când luminescența este excitată de lumina albastră, culoarea sa poate varia de la verde la roșu; dacă luminiscența este excitată de radiația ultravioletă, atunci luminescența poate fi în orice parte a spectrului vizibil. Această caracteristică a luminiscenței permite, folosind filtre speciale care absorb lumina incitantă, să se observe o strălucire luminiscentă relativ slabă.

Deoarece majoritatea microorganismelor nu au propria luminiscență, ele sunt colorate cu soluții de coloranți fluorescenți. Această metodă este utilizată pentru examinarea bacterioscopică a agenților cauzali ai anumitor infecții: tuberculoză (auromină), incluziuni în celule formate de anumiți virusuri etc. Aceeași metodă poate fi folosită și pentru studiul citochimic al microorganismelor vii și fixe. În reacția de imunofluorescență folosind anticorpi marcați cu fluorocromi, în serul pacienților sunt detectați antigeni de microorganisme sau anticorpi.

120. Microscopia cu contrast de fază. La microscopia microorganismelor necolorate care diferă de mediu doar prin indicele de refracție, nu există nicio modificare a intensității (amplitudinii) luminii, ci se modifică doar faza undelor luminoase transmise. Prin urmare, ochiul nu poate observa aceste modificări, iar obiectele observate arată cu contrast scăzut și transparente. Pentru a observa astfel de obiecte folosiți microscopie cu contrast de fază, bazat pe transformarea modificărilor de fază invizibile introduse de un obiect în modificări de amplitudine vizibile pentru ochi.

Datorită utilizării acestei metode de microscopie, contrastul microorganismelor vii nepătate crește dramatic și apar întunecate pe un fundal deschis sau deschise pe un fundal întunecat.

Microscopia cu contrast de fază este, de asemenea, utilizată pentru a studia celulele culturii de țesuturi, pentru a observa efectele diferitelor viruși asupra celulelor etc.

121. Microscopia în câmp întunecat. Microscopia în câmp întunecat se bazează pe capacitatea microorganismelor de a împrăștia puternic lumina. Pentru microscopia în câmp întunecat se folosesc obiective convenționale și condensatoare speciale de câmp întunecat.

Principala caracteristică a condensatoarelor cu câmp întunecat este că partea lor centrală este întunecată și razele directe de la iluminator nu intră în lentila microscopului. Obiectul este iluminat de raze laterale oblice și doar razele împrăștiate de particulele din preparat intră în lentila microscopului. Microscopia în câmp întunecat se bazează pe efectul Tyndall, un exemplu faimos al căruia este detectarea particulelor de praf în aer atunci când sunt iluminate de un fascicul îngust de lumină solară.

Cu microscopia în câmp întunecat, microorganismele apar strălucitoare pe un fundal negru. Cu această metodă de microscopie pot fi detectate cele mai mici microorganisme, ale căror dimensiuni depășesc rezoluția microscopului. Cu toate acestea, microscopia în câmp întunecat vă permite să vedeți doar contururile unui obiect, dar nu vă permite să studiați structura internă.

122. Radiația termică este cel mai comun tip de radiație electromagnetică din natură. Apare datorită energiei mișcării termice a atomilor și moleculelor unei substanțe. Radiația termică este inerentă tuturor corpurilor la orice temperatură, alta decât zero absolut.

Emisivitate totală a corpului E (numită și luminozitate energetică) este cantitatea de energie emisă de o unitate de suprafață a unui corp în 1 s. Măsurat în J/m 2 s.

Capacitatea totală de absorbție a radiațiilor a corpului A (coeficientul de absorbție) este raportul dintre energia radiantă absorbită de un corp și toată energia radiantă incidentă asupra acestuia; A este o mărime adimensională.

123. Corp absolut negru. Un corp imaginar care absoarbe toată energia radiantă incidentă asupra lui la orice temperatură se numește absolut negru.

legea lui Kirchhoff. Pentru toate corpurile la o anumită temperatură, raportul dintre emisivitatea E și capacitatea de absorbție a radiației A este o valoare constantă egală cu emisivitatea unui corp absolut negru. e la aceeasi temperatura:

legea Stefan-Boltzmann. Emisivitatea totală a unui corp negru este direct proporțională cu a patra putere a temperaturii sale absolute:

e=sT 4 ,

unde s este constanta Stefan-Boltzmann.

Legea vinului. Lungimea de undă corespunzătoare radiației maxime a unui corp negru este invers proporțională cu temperatura lui absolută:

l t ×T = V,

unde v este constanta lui Wien.

Bazat pe Legea vinului pirometrie optică– o metodă de determinare a temperaturii corpurilor fierbinți (metal într-un cuptor de topire, gaz într-un nor al unei explozii atomice, suprafața stelelor etc.) din spectrul lor de radiații. Această metodă a fost cea care a determinat prima dată temperatura suprafeței Soarelui.

124 . Radiatii infrarosii. Radiația electromagnetică care ocupă regiunea spectrală dintre limita roșie a luminii vizibile (λ = 0,76 μm) și radiația radio cu undă scurtă (λ = 1 - 2 mm) se numește infraroșu (IR). Solidele și lichidele încălzite emit un spectru infraroșu continuu.

Utilizarea terapeutică a radiațiilor infraroșii se bazează pe efectul ei termic. Pentru tratament se folosesc lămpi speciale.

Radiația infraroșie pătrunde în corp până la o adâncime de aproximativ 20 mm, astfel încât straturile de suprafață sunt încălzite într-o măsură mai mare. Efectul terapeutic se datorează gradientului de temperatură rezultat, care activează activitatea sistemului de termoreglare. Creșterea aportului de sânge în zona iradiată duce la consecințe terapeutice favorabile.

125. Radiații ultraviolete. Radiatie electromagnetica,

care ocupă regiunea spectrală dintre marginea violetă a luminii vizibile (λ = 400 nm) și partea cu undă lungă a radiației cu raze X (λ = 10 nm) se numește ultraviolet (UV).

Solidele încălzite la temperaturi ridicate emit

o cantitate semnificativă de radiații ultraviolete. Cu toate acestea, maximul

Densitatea spectrală a luminozității energetice, în conformitate cu legea lui Wien, scade la 7000 K. În practică, aceasta înseamnă că în condiții normale radiația termică a corpurilor gri nu poate servi ca o sursă eficientă de radiație UV. Cea mai puternică sursă de radiații UV este Soarele, a cărui radiație la limita atmosferei terestre este de 9% ultravioletă.

Radiația UV este necesară pentru funcționarea microscoapelor UV, microscoapelor fluorescente și pentru analiza fluorescente. Utilizarea principală a radiațiilor UV în medicină este asociată cu efectele sale biologice specifice, care sunt cauzate de procese fotochimice.

126. Termografie– aceasta este înregistrarea radiațiilor din diverse zone

suprafața corpului în scopul interpretării diagnosticului. Temperatura este determinată în două moduri. Într-un caz, sunt folosite afișaje cu cristale lichide, ale căror proprietăți optice sunt foarte sensibile la mici schimbări de temperatură.

Prin plasarea acestor indicatori pe corpul pacientului, este posibil să se determine vizual diferența de temperatură locală prin schimbarea culorii acestora.

O altă metodă se bazează pe utilizarea camere termice, care folosesc detectoare sensibile de radiații infraroșii, cum ar fi fotorezistoare.

127. Bazele fiziologice ale termografiei. Procesele fiziologice care au loc în corpul uman sunt însoțite de eliberarea de căldură, care este transferată de sângele circulant și limfa. Sursa de căldură este procesele biochimice care au loc într-un organism viu. Căldura generată este transportată de sânge în tot organismul. Dispunând de o capacitate ridicată de căldură și conductivitate termică, sângele circulant este capabil de un schimb intens de căldură între regiunile centrale și periferice ale corpului. Temperatura sângelui care trece prin vasele pielii scade cu 2-3°.

Termografia se bazează pe fenomenul de creștere a intensității radiațiilor infraroșii peste focarele patologice (datorită creșterii alimentării cu sânge și proceselor metabolice din acestea) sau scăderea intensității acesteia în zonele cu flux sanguin regional redus și modificări însoțitoare ale țesuturilor și organelor. . Acest lucru este de obicei exprimat prin apariția unei „zone fierbinți”. Există două tipuri principale de termografie: teletermografia și termografia colesterică de contact.

128. Teletermografie se bazează pe conversia radiației infraroșii din corpul uman într-un semnal electric, care este vizualizat pe ecranul unei camere termice. Fotorezistoarele sensibile sunt utilizate ca dispozitive de recepție pentru radiația infraroșie în camerele de termoviziune.

Termocamera funcționează după cum urmează. Radiația infraroșie este focalizată de un sistem de lentile și apoi lovește un fotodetector, care funcționează când este răcit la –196°C. Semnalul de la fotodetector este amplificat și supus procesării digitale cu transmiterea ulterioară a informațiilor primite pe ecranul unui monitor color.

129. Termografie cu cristale lichide de contact se bazează pe proprietățile optice ale cristalelor lichide colesterice anizotrope, care se manifestă ca o schimbare a culorii la culorile curcubeului atunci când sunt aplicate pe suprafețele care emit termic. Cele mai reci zone sunt roșii, cele mai fierbinți sunt albastre.

Termografia cu plăci de contact cu cristale lichide este utilizată în prezent pe scară largă și cu succes în diverse domenii ale medicinei, dar metodele de la distanță pentru înregistrarea radiațiilor infraroșii ale corpului uman au găsit o utilizare mult mai mare.

130. Aplicaţii clinice ale termografiei. Diagnosticarea termografică nu provoacă niciun impact extern sau inconvenient pacientului și vă permit să „vedeți” anomaliile modelului termic de pe suprafața pielii pacientului, care sunt caracteristice multor boli și tulburări fizice.

Termografia, fiind o metodă de diagnostic fiziologică, inofensivă, neinvazivă, își găsește utilizarea în medicina practică pentru diagnosticarea unei game largi de patologii: afecțiuni ale glandelor mamare, coloanei vertebrale, articulațiilor, glandei tiroide, organelor ORL, vaselor de sânge, ficatului, fierii. vezica urinara, intestine, stomac, pancreas, rinichi, vezica urinara, prostata. Termografia vă permite să înregistrați modificări chiar la începutul dezvoltării procesului patologic, înainte de apariția modificărilor structurale în țesuturi.

131. Modelul Rutherford (planetar) al atomului. Conform acestui model, toată sarcina pozitivă și aproape toată masa (mai mult de 99,94%) a unui atom sunt concentrate în nucleul atomic, a cărui dimensiune este neglijabilă (aproximativ 10 -13 cm) în comparație cu dimensiunea atomului. (10 -8 cm). Electronii se deplasează în jurul nucleului pe orbite închise (eliptice), formând învelișul de electroni a atomului. Sarcina nucleului este egală în valoare absolută cu sarcina totală a electronilor.

Dezavantajele modelului Rutherford.

a) în modelul Rutherford atomul este instabil

educația, în timp ce experiența indică contrariul;

b) după Rutherford, spectrul de radiații al unui atom este continuu, în timp ce experiența vorbește despre natura discretă a radiației.

132. Teoria cuantică a structurii atomului după Bohr. Pe baza ideii de discretie a stărilor energetice ale atomului, Bohr a îmbunătățit modelul atomic al lui Rutherford, creând o teorie cuantică a structurii atomului. Se bazează pe trei postulate.

Electronii dintr-un atom nu se pot mișca pe nicio orbită, ci doar pe orbite cu o rază foarte anumită. În aceste orbite, numite staționare, momentul unghiular al electronului este determinat de expresia:

unde m este masa electronului, v este viteza acestuia, r este raza orbitei electronului, n este un număr întreg numit cuantum (n=1,2,3, ...).

Mișcarea electronilor pe orbite staționare nu este însoțită de radiație (absorbție) de energie.

Transferul unui electron de pe o orbită staționară pe alta

însoțită de emisia (sau absorbția) unui cuantum de energie.

Valoarea hn a acestui cuantum este egală cu diferența de energie W 1 – W 2 a stărilor staționare ale atomului înainte și după radiație (absorbție):

hn=W 1 – W 2.

Această relație se numește condiție de frecvență.

133. Tipuri de spectre. Există trei tipuri principale de spectre: solide, linie și dungi.

Spectre de linii

atomi. Emisia este cauzată de tranzițiile electronilor legați la niveluri mai scăzute de energie.

Spectre cu dungi sunt emise de individ excitat

molecule. Radiația este cauzată atât de tranzițiile electronice în atomi, cât și de mișcările vibraționale ale atomilor înșiși din moleculă.

Spectre continue emise de colecții de mulți ioni moleculari și atomici care interacționează între ei.

Rolul principal în radiații îl joacă mișcarea haotică a acestor particule, cauzată de temperatura ridicată.

134. Conceptul de analiză spectrală. Fiecare element chimic

emite (și absoarbe) lumină cu lungimi de undă foarte specifice unice pentru acest element. Spectrele de linie ale elementelor sunt obținute prin fotografierea în spectrografe în care lumina este descompusă folosind un rețele de difracție. Spectrul de linie al unui element este un fel de „amprentă” care vă permite să identificați cu precizie acest element pe baza lungimilor de undă ale luminii emise (sau absorbite). Studiile spectrografice sunt una dintre cele mai puternice tehnici de analiză chimică disponibile.

Analiza spectrală calitativă– aceasta este o comparație a spectrelor obținute cu cele tabulate pentru a determina compoziția substanței.

Analiza spectrală cantitativă realizat prin fotometrie (determinarea intensității) liniilor spectrale: luminozitatea liniilor este proporțională cu cantitatea unui element dat.

Calibrarea spectroscopului. Pentru a utiliza un spectroscop pentru a determina lungimile de undă ale spectrului studiat, spectroscopul trebuie calibrat, adică. stabiliți relația dintre lungimile de undă ale liniilor spectrale și diviziunile scării spectroscopului la care sunt vizibile.

135. Principalele caracteristici și domenii de aplicare ale analizei spectrale. Folosind analiza spectrală, puteți determina atât compoziția atomică, cât și cea moleculară a unei substanțe. Analiza spectrală permite descoperirea calitativă a componentelor individuale ale probei analizate și determinarea cantitativă a concentrației acestora. Substanțele cu proprietăți chimice foarte asemănătoare, care sunt dificil sau chiar imposibil de analizat prin metode chimice, sunt ușor de determinat spectral.

Sensibilitate analiza spectrală este de obicei foarte mare. Analiza directă realizează o sensibilitate de 10 -3 - 10 -6%. Viteză Analiza spectrală depășește de obicei semnificativ viteza de analiză efectuată prin alte metode.

136. Analiza spectrală în biologie. Metoda spectroscopică de măsurare a activității optice a substanțelor este utilizată pe scară largă pentru a determina structura obiectelor biologice. Când se studiază moleculele biologice, se măsoară spectrele de absorbție și fluorescența acestora. Coloranții care fluoresc sub excitația laser sunt utilizați pentru a determina indicele de hidrogen și puterea ionică în celule, precum și pentru a studia zone specifice din proteine. Folosind împrăștierea Raman rezonantă, structura celulelor este sondată și conformația moleculelor de proteine și ADN este determinată. Spectroscopia a jucat un rol important în studiul fotosintezei și al biochimiei vederii.

137. Analiza spectrală în medicină. Există mai mult de optzeci de elemente chimice în corpul uman. Interacțiunea și influența lor reciprocă asigură procesele de creștere, dezvoltare, digestie, respirație, imunitate, hematopoieza, memorie, fertilizare etc.

Pentru diagnosticarea micro și macroelementelor, precum și a dezechilibrului lor cantitativ, părul și unghiile sunt materialul cel mai fertil. Fiecare păr stochează informații integrale despre metabolismul mineral al întregului organism pe întreaga perioadă de creștere. Analiza spectrală oferă informații complete despre echilibrul mineral pe o perioadă lungă de timp. Unele substanțe toxice pot fi detectate numai prin această metodă. Pentru comparație: metodele convenționale vă permit să determinați raportul de mai puțin de zece microelemente în momentul testării folosind un test de sânge.

Rezultatele analizei spectrale ajută medicul în diagnosticarea și căutarea cauzei bolilor, identificarea bolilor ascunse și predispoziția la acestea; vă permit să prescrieți medicamente cu mai multă acuratețe și să dezvoltați scheme individuale pentru restabilirea echilibrului mineral.

Este dificil de supraestimat importanța metodelor spectroscopice în farmacologie și toxicologie. În special, ele fac posibilă analizarea mostrelor de medicamente farmacologice în timpul validării acestora, precum și identificarea medicamentelor contrafăcute. În toxicologie, spectroscopia ultravioletă și infraroșu a permis identificarea multor alcaloizi din extractele Stas.

138. Luminescență Se numește radiație excesivă a unui corp la o anumită temperatură, având o durată care depășește semnificativ perioada undelor luminoase emise.

Fotoluminiscență. Luminescența cauzată de fotoni se numește fotoluminiscență.

Chemiluminiscență. Luminescența care însoțește reacțiile chimice se numește chemiluminiscență.

139. Analiza luminiscentă bazat pe observarea luminiscenței obiectelor în scopul studierii acestora; folosit pentru a detecta etapele inițiale ale deteriorării alimentelor, pentru a sorta medicamentele farmacologice și pentru a diagnostica anumite boli.

140. Efect fotoelectric numit fenomenul de retragere

electroni dintr-o substanță sub influența luminii incidente asupra acesteia.

La efect fotoelectric extern un electron părăsește suprafața unei substanțe.

La efect fotoelectric intern electronul este eliberat de legăturile sale cu atomul, dar rămâne în interiorul substanței.

Ecuația lui Einstein:

unde hn este energia fotonului, n este frecvența acestuia, A este funcția de lucru a electronului, este energia cinetică a electronului emis, v este viteza acestuia.

Legile efectului fotoelectric:

Numărul de fotoelectroni emiși de pe suprafața metalului pe unitatea de timp este proporțional cu fluxul de lumină incident pe metal.

Energia cinetică inițială maximă a fotoelectronilor

determinată de frecvența luminii incidente și nu depinde de intensitatea acesteia.

Pentru fiecare metal există o limită roșie a efectului fotoelectric, adică. lungimea de undă maximă l 0 la care efectul fotoelectric este încă posibil.

Efectul fotoelectric extern este utilizat în tuburile fotomultiplicatoare (PMT) și convertoare electron-optice (EOC). PMT-urile sunt folosite pentru a măsura fluxurile de lumină de intensitate scăzută. Cu ajutorul lor, poate fi detectată o bioluminiscență slabă. Tuburile intensificatoare de imagine sunt folosite în medicină pentru a spori luminozitatea imaginilor cu raze X; în termografie – pentru a converti radiația infraroșie a corpului în radiație vizibilă. În plus, fotocelulele sunt folosite în metrou la trecerea turnichetelor, în hoteluri moderne, aeroporturi etc. pentru deschiderea și închiderea automată a ușilor, pentru aprinderea și oprirea automată a iluminatului stradal, pentru determinarea iluminării (luxmetru) etc.

141. Radiații cu raze X este radiația electromagnetică cu o lungime de undă de la 0,01 la 0,000001 microni. Face ca ecranul acoperit cu fosfor să strălucească și emulsia să se înnegrească, făcându-l potrivit pentru fotografie.

Razele X sunt produse atunci când electronii se opresc brusc când lovesc anodul dintr-un tub de raze X. În primul rând, electronii emiși de catod sunt accelerați de o diferență de potențial de accelerare la viteze de ordinul a 100.000 km/s. Această radiație, numită bremsstrahlung, are un spectru continuu.

Intensitatea radiației X este determinată de formula empirică:

unde I este puterea curentului în tub, U este tensiunea, Z este numărul de serie al atomului substanței anticatodice, k este const.

Radiația de raze X care rezultă din decelerația electronilor se numește „bremsstrahlung”.

Razele X cu undă scurtă sunt în general mai pătrunzătoare decât razele X cu undă lungă și sunt numite greuși unde lung - moale.

La tensiuni înalte în tubul cu raze X, împreună cu

razele X având un spectru continuu produc raze X având un spectru de linii; acesta din urmă se suprapune pe spectrul continuu. Această radiație se numește caracteristică, deoarece fiecare substanță are propriul spectru de raze X de linie caracteristică (un spectru continuu din substanța anodica și este determinat doar de tensiunea de pe tubul de raze X).

142. Proprietăţile radiaţiilor cu raze X. Razele X au toate proprietățile care caracterizează razele de lumină:

1) nu deviază în câmpurile electrice și magnetice și, prin urmare, nu poartă o sarcină electrică;

2) au efect fotografic;

3) provoacă ionizarea gazelor;

4) capabil să provoace luminiscență;

5) pot fi refractate, reflectate, au polarizare și dau fenomenul de interferență și difracție.

143. Legea lui Moseley. Deoarece atomii diferitelor substanțe au niveluri de energie diferite în funcție de structura lor, spectrele radiațiilor caracteristice depind de structura atomilor substanței anodice. Spectrele caracteristice se deplasează către frecvențe mai înalte odată cu creșterea sarcinii nucleare. Acest model este cunoscut sub numele de legea lui Moseley:

unde n este frecvența liniei spectrale, Z este numărul de serie al elementului emițător, A și B sunt constante.

144. Interacțiunea razelor X cu materia.În funcție de raportul dintre energia fotonului e și energia de ionizare A, au loc trei procese principale.

Imprăștire coerentă (clasică).. Difuzarea razelor X cu undă lungă are loc în principal fără modificarea lungimii de undă și se numește coerentă . Apare dacă energia fotonului este mai mică decât energia de ionizare: 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.

Imprăștire incoerentă (efect Compton). În 1922 A.Kh. Compton, observând împrăștierea razelor X dure, a descoperit o scădere a puterii de penetrare a fasciculului împrăștiat în comparație cu fasciculul incident. Aceasta însemna că lungimea de undă a razelor X împrăștiate era mai mare decât razele X incidente. Difuzarea razelor X cu o modificare a lungimii de undă se numește incoerentă, iar fenomenul în sine se numește efect Compton.

Efect foto. În efectul fotoelectric, razele X sunt absorbite de un atom, determinând ejectarea unui electron și ionizarea atomului (fotoionizare). Dacă energia fotonului este insuficientă pentru ionizare, atunci efectul fotoelectric se poate manifesta prin excitarea atomilor fără emisia de electroni.

Efect ionizant Radiația cu raze X se manifestă printr-o creștere a conductibilității electrice sub influența razelor X. Această proprietate este utilizată în dozimetrie pentru a cuantifica efectul acestui tip de radiație.

145. Luminescență cu raze X numită strălucirea unui număr de substanțe sub iradiere cu raze X. Această strălucire de platină-sinoxid de bariu i-a permis lui Roentgen să descopere razele. Acest fenomen este folosit pentru a crea ecrane luminoase speciale în scopul observării vizuale a razelor X, uneori pentru a spori efectul razelor X pe o placă fotografică, ceea ce permite înregistrarea acestor raze.

146. Absorbția de raze X descris de legea lui Bouguer:

F = F 0 e - m x,

unde m este coeficientul de atenuare liniar,

x este grosimea stratului de substanță,

F 0 – intensitatea radiației incidente,

F este intensitatea radiației transmise.

147. Impactul radiațiilor X asupra organismului. Deși expunerea la radiații în timpul examinărilor cu raze X este mică, acestea pot duce la modificări ale aparatului cromozomial al celulelor - mutații ale radiațiilor. Prin urmare, examinările cu raze X trebuie reglementate.

148. Diagnosticare cu raze X. Diagnosticul cu raze X se bazează pe absorbția selectivă a radiațiilor X de către țesuturi și organe.

149. Radiografie.În timpul fluoroscopiei, o imagine a obiectului transiluminat este obținută pe un ecran fluoroscopic. Tehnica este simplă și economică; vă permite să observați mișcarea organelor și mișcarea materialului de contrast în ele. Are însă și dezavantaje: după el nu mai rămâne niciun document care să poată fi discutat sau luat în considerare în viitor. Detaliile mici ale imaginii sunt greu de văzut pe ecran. Fluoroscopia este asociată cu o expunere mult mai mare la radiații a pacientului și a medicului decât radiografia.

150. Radiografie.În radiografie, un fascicul de raze X este îndreptat către partea corpului examinată. Radiația care trece prin corpul uman lovește filmul, pe care, după procesare, se obține o imagine.

151. Electroradiografie.În ea, un fascicul de radiații X care trece prin pacient lovește o placă de seleniu încărcată cu electricitate statică. În acest caz, placa își schimbă potențialul electric și pe ea apare o imagine latentă a sarcinilor electrice.

Principalul avantaj al metodei este capacitatea de a obține rapid un număr mare de imagini de înaltă calitate, fără a consuma peliculă cu raze X care conține compuși scumpi de argint și fără procesul fotografic „umed”.

152. Fluorografie. Principiul său este de a fotografia o imagine cu raze X de pe un ecran pe o peliculă de format mic. Este folosit pentru sondaje în masă ale populației. Avantajele metodei sunt viteza și eficiența.

153. Contrastul artificial al organelor. Metoda se bazează pe

introducerea în organism a unor substanţe inofensive care absorb

Radiația cu raze X este mult mai puternică sau, dimpotrivă, mult mai slabă decât organul examinat. De exemplu, pacientului i se recomandă să ia o suspensie apoasă de sulfat de bariu. În acest caz, pe imagine apare o umbră a unei mase de contrast situată în cavitatea stomacului. După poziția, forma, dimensiunea și conturul umbrei, se poate judeca poziția stomacului, forma și dimensiunea cavității sale.

Iodul este folosit pentru a contrasta glanda tiroidă. Gazele utilizate în acest scop sunt oxigenul, protoxidul de azot și dioxidul de carbon. Doar protoxidul de azot și dioxidul de carbon pot fi injectate în sânge, deoarece acestea, spre deosebire de oxigen, nu provoacă embolie gazoasă.

154. Amplificatoare de imagine cu raze X. Luminozitatea strălucirii care transformă radiațiile de raze X în lumină vizibilă a ecranului fluorescent, pe care radiologul o folosește atunci când efectuează fluoroscopia, este de sutimi de candela pe metru pătrat (candele - lumânare). Aceasta corespunde aproximativ cu luminozitatea luminii lunii într-o noapte fără nori. La o astfel de iluminare, ochiul uman operează în modul de viziune crepusculară, în care detaliile mici și diferențele slabe de contrast sunt extrem de prost distinse.

Este imposibil să creșteți luminozitatea ecranului din cauza creșterii proporționale a dozei de radiații a pacientului, care oricum nu este inofensivă.

Capacitatea de a elimina acest obstacol este asigurată de intensificatoarele de imagine cu raze X (XI), care sunt capabile să mărească luminozitatea imaginilor de mii de ori prin accelerarea repetată a electronilor folosind un câmp electric extern. Pe lângă creșterea luminozității, URI-urile pot reduce semnificativ doza de radiații în timpul cercetării.

155. Angiografie– metoda de studiu prin contrast al vaselor de sânge

un sistem în care, sub control vizual cu raze X folosind URI și televiziune, un radiolog introduce un tub elastic subțire - un cateter - într-o venă și îl direcționează împreună cu fluxul de sânge către aproape orice zonă a corpului, chiar și către inima. Apoi, la momentul potrivit, se injectează prin cateter un lichid radioopac și în același timp se realizează o serie de imagini, urmându-se cu viteză mare.

156. Metoda digitală de prelucrare a informaţiei. Semnalele electrice sunt cea mai convenabilă formă pentru prelucrarea ulterioară a imaginii. Uneori este avantajos să subliniezi o linie într-o imagine, să evidențiezi un contur sau uneori să evidențiezi o textură. Prelucrarea poate fi efectuată atât prin metode electronice analogice, cât și prin metode digitale. În scopuri de procesare digitală, semnalele analogice sunt convertite în formă discretă folosind convertoare analog-digitale (ADC) și sunt trimise la computer în această formă.

Imaginea luminoasă obținută pe ecranul fluoroscopic este amplificată de un convertor electron-optic (EOC) și intră prin sistemul optic la intrarea tubului de televiziune TT, transformându-se într-o succesiune de semnale electrice. Folosind ADC, se efectuează eșantionarea și cuantificarea, apoi se înregistrează în memoria digitală cu acces aleator - RAM și se procesează semnalele de imagine conform programelor specificate. Imaginea convertită este din nou convertită în formă analogică folosind un convertor DAC digital-analogic și afișată pe ecranul dispozitivului de control video VKU al unui afișaj în tonuri de gri.

157. Codificarea culorilor imaginilor alb-negru. Majoritatea imaginilor introscopice sunt monocrome, adică lipsite de culoare. Dar vederea umană normală este culoarea. Pentru a utiliza pe deplin puterile ochiului, are sens în unele cazuri să colorăm artificial imaginile noastre introscopice în ultima etapă a transformării lor.

Când ochiul percepe imagini color,

caracteristici suplimentare de imagine care facilitează analiza. Acest

nuanță, saturație a culorii, contrast de culoare. La culoare, vizibilitatea detaliilor și sensibilitatea la contrast a ochiului crește de multe ori.

158. Terapia cu raze X. Radiațiile cu raze X sunt utilizate pentru terapia cu radiații în tratamentul unui număr de boli. Indicațiile și tactica radioterapiei sunt în multe privințe similare cu metodele de gamaterapie.

159. Tomografie. Imaginea unui organ sau a unei formațiuni patologice de interes pentru medic este suprapusă cu umbre ale organelor și țesuturilor învecinate situate de-a lungul fasciculului de raze X.

Esența tomografiei este aceea în timpul procesului de fotografiere

Tubul cu raze X se mișcă în raport cu pacientul, oferind imagini clare doar ale acelor detalii care se află la o anumită adâncime. Astfel, tomografia este un studiu cu raze X strat cu strat.

160. Radiația laser– este un coerent identic dirijat

radiația de la mulți atomi creând un fascicul îngust de lumină monocromatică.

Pentru ca un laser să înceapă să funcționeze, este necesar să se transforme un număr mare de atomi ai substanței sale de lucru într-o stare excitată (metastabilă). Pentru a face acest lucru, energia electromagnetică este transferată substanței de lucru dintr-o sursă specială (metoda de pompare). După aceasta, tranzițiile forțate aproape simultane ale tuturor atomilor excitați la starea normală vor începe în substanța de lucru cu emisia unui fascicul puternic de fotoni.

161. Aplicarea laserului în medicină.Lasere de înaltă energie

folosit ca bisturiu laser în oncologie. În acest caz, excizia rațională a tumorii se realizează cu afectarea minimă a țesuturilor înconjurătoare, iar operația poate fi efectuată în apropierea structurilor creierului cu o mare semnificație funcțională.

Pierderea de sânge la utilizarea unui fascicul laser este mult mai mică, rana este complet sterilizată, iar umflarea în perioada postoperatorie este minimă.

Laserele sunt deosebit de eficiente în microchirurgia oculară. Permite tratamentul glaucomului prin „piercing” găuri microscopice cu fasciculul său pentru scurgerea lichidului intraocular. Laserul este utilizat pentru tratamentul nechirurgical al dezlipirii retinei.

Radiație laser cu energie scăzută are efect antiinflamator, analgezic, modifică tonusul vascular, îmbunătățește procesele metabolice etc.; este utilizat în terapie specială în diverse domenii ale medicinei.

162. Efectul laserului asupra corpului. Impactul radiației laser asupra corpului este în multe privințe similar cu impactul radiațiilor electromagnetice în domeniul vizibil și infraroșu. La nivel molecular, un astfel de efect duce la o schimbare a nivelurilor de energie ale moleculelor materiei vii, la rearanjarea stereochimică a acestora și la coagularea structurilor proteinelor. Efectele fiziologice ale expunerii cu laser sunt asociate cu efectul fotodinamic al fotoreactivării, efectul de stimulare sau inhibare a proceselor biologice, modificări ale stării funcționale atât a sistemelor individuale, cât și a corpului în ansamblu.

163. Utilizarea laserelor în cercetarea biomedicală. Unul dintre principalele domenii de diagnosticare cu laser este spectroscopia materiei condensate, care permite analiza țesuturilor biologice și vizualizarea lor la nivel celular, subcelular și molecular.

Crește microscopul este definit ca produsul dintre mărirea obiectivului și mărirea ocularului. Microscoapele obișnuite de cercetare au o mărire a ocularului de 10 și o mărire a obiectivului de 10, 45 și 100. În consecință, mărirea unui astfel de microscop variază de la 100 la 1000. Unele microscoape au o mărire de până la 2000. Mărirea chiar mai mare nu o face. are sens, deoarece rezoluția nu se îmbunătățește. Dimpotrivă, calitatea imaginii se deteriorează.

Formula pentru mărirea microscopului

Calitatea imaginii este determinată rezoluția microscopului, adică distanța minimă la care optica unui microscop poate distinge separat două puncte apropiate. rezoluția depinde de deschiderea numerică a obiectivului, condensatorului și lungimea de undă a luminii cu care specimenul este iluminat. Diafragma numerică (deschiderea) depinde de deschiderea unghiulară și de indicele de refracție al mediului situat între lentila frontală a obiectivului și condensator și specimen.

Pe lângă rezoluția sistemului, deschiderea numerică caracterizează deschiderea lentilei: intensitatea luminii pe unitatea de suprafață a imaginii este aproximativ egală cu pătratul NA. Valoarea NA este de aproximativ 0,95 pentru un obiectiv bun. Microscopul este de obicei dimensionat astfel încât mărirea sa totală să fie de aproximativ 1000 NA.

Limită de rezoluție– cea mai mică distanță. Între două puncte apropiate ale unui obiect, vizibile la microscop (percepute ca două puncte).

Deschidere (Apertura latină - gaură) în optică - o caracteristică a unui dispozitiv optic care descrie capacitatea sa de a colecta lumina și de a rezista la estomparea prin difracție a detaliilor imaginii. În funcție de tipul de sistem optic, această caracteristică poate fi o dimensiune liniară sau unghiulară. De regulă, printre părțile unui dispozitiv optic, se distinge în mod special așa-numita diafragmă de deschidere, care limitează cel mai puternic diametrele fasciculelor de lumină care trec prin instrumentul optic. Adesea, rolul unei astfel de diafragme de deschidere îl joacă cadrul sau, pur și simplu, marginile unuia dintre elementele optice (lentile, oglinzi, prisme).

Diafragma unghiulara - unghiul dintre razele exterioare ale unui fascicul de lumină conic la intrarea (ieșirea) din sistemul optic.

Diafragma numerică - este egal cu produsul dintre indicele de refracție al mediului dintre obiect și lentilă și sinusul unghiului de deschidere. Această valoare este cea care determină cel mai complet atât raportul de deschidere, cât și rezoluția lentilei microscopului. Pentru a mări deschiderea numerică a obiectivelor în microscopie, spațiul dintre obiectiv și capacul de sticlă este umplut cu lichid de imersie.

Colţ Diafragma obiectivă este unghiul maxim (AOB) la care razele care trec prin specimen pot pătrunde în lentilă. Diafragma numerică lentila este egală cu produsul dintre sinusul jumătății din deschiderea unghiulară și indicele de refracție al mediului situat între lama de sticlă și lentila frontală a lentilei. N / A. = n sinα unde, N.A. - deschidere numerică; n este indicele de refracție al mediului dintre specimen și lentilă; sinα este sinusul unghiului α egal cu jumătate din unghiul AOB din diagramă.

Diafragma numerică lentilele sunt întotdeauna gravate pe rame.

Rezoluția microscopului depinde și de deschiderea condensatorului. Dacă considerăm că deschiderea condensatorului este egală cu deschiderea lentilei, atunci formula rezoluției are forma R=λ/2NA, unde R este limita rezoluției; λ - lungimea de undă; N.A - deschidere numerică. Din această formulă este clar că atunci când este observată în lumină vizibilă (partea verde a spectrului - λ = 550 nm), rezoluția (limita de rezoluție) a microscopului nu poate fi > 0,2 µm

Imersiune (din latină immersio - imersie) - un lichid care umple spațiul dintre obiectul de observație și o lentilă specială de imersie (condensator și lamă de sticlă). Sunt utilizate în principal trei tipuri de lichide de imersie: imersie în ulei (MI/Oil), imersie în apă (WI/W) și imersie în glicerol (GI/Glyc), acesta din urmă fiind utilizat în principal în microscopia ultravioletă.

Imersia este utilizată în cazurile în care este necesară creșterea rezoluției unui microscop sau utilizarea acestuia este cerută de procesul tehnologic al microscopiei. Asta se intampla:

1. creșterea vizibilității prin creșterea diferenței de indice de refracție al mediului și al obiectului;

2. creșterea adâncimii stratului vizualizat, care depinde de indicele de refracție al mediului.

În plus, lichidul de imersie poate reduce cantitatea de lumină parazită eliminând strălucirea subiectului. Acest lucru elimină pierderea inevitabilă de lumină atunci când aceasta intră în obiectiv.

Refracția luminii - o schimbare a direcției razelor de lumină într-un mediu cu un indice de refracție variabil spațial n. De obicei termenul „R”. Cu." folosit pentru a descrie propagarea fibrei optice. radiații în medii neomogene cu n care variază ușor de la un punct la altul (traiectoriile razelor luminoase în astfel de medii sunt linii curbe neted). De obicei se numește o schimbare bruscă a direcției razelor la interfața dintre două medii omogene cu n diferit. refracția luminii. ATM. În optică și optica ochelarilor, termenul „refracție” este folosit în mod tradițional. Întrucât atmosfera este un mediu eterogen, datorită R. s. are loc o schimbare a pozitiei aparente a corpurilor ceresti fata de cea adevarata, de care trebuie luata in considerare in astronomie. R.s. în atmosferă ar trebui să fie luate în considerare și atunci când sunt geodezice. măsurători. R.s. este cauza mirajelor. Fenomenul lui R. s. vă permite să vizualizați optice neomogenități în mediile solide, lichide și gazoase.

Refractometruși eu ( din lat. refractus - refractat și grecesc. metreo - măsură) este o metodă de studiere a substanțelor bazată pe determinarea indicelui (coeficientului) de refracție (refracție) și a unora dintre funcțiile acestuia. Refractometria (metoda refractometrică) este utilizată pentru identificarea compușilor chimici, analiza cantitativă și structurală și determinarea parametrilor fizici și chimici ai substanțelor.

Indicele de refracție n este raportul dintre viteza luminii în mediul înconjurător. Pentru lichide și solide n este de obicei determinat în raport cu aerul, iar pentru gaze - în raport cu vid. Valorile lui n depind de lungimea de undă l a luminii și a temperaturii, care sunt indicate în indice și, respectiv, în indice. Metode de refractometrie sunt împărțite în două mari grupe: obiective și subiective. În ciuda avantajului incontestabil al metodelor obiective, fiecare studiu obiectiv, de regulă, se încheie cu corectarea prin metode subiective.Metode obiective. Există două subgrupe de metode de refractometrie obiectivă:

1. Obiectiv în raport cu pacientul și subiectiv în raport cu medicul. Un exemplu este skiascopia, ale cărei date obiective pot fi obținute printr-o evaluare subiectivă de către un medic a reflexului skiascopic al subiectului.2. Obiectiv în raport atât cu subiectul, cât și cu cercetătorul, implementat cu ajutorul unei mașini refractometrice.

Polarizarea luminii- fizică caracteristici optice radiații, care descriu anizotropia transversală a undelor luminoase, adică neechivalența descompunerii. direcții într-un plan perpendicular pe fasciculul luminos. Creaturi semnificație pentru înțelegerea P. s. şi-a avut manifestarea în efecte interferența luminiiși, în special, faptul că două fascicule de lumină cu planuri de polarizare reciproc perpendiculare nu interferează direct. P.S. găsit natural explicatie in el.-magn. teoria luminii, dezvoltată în 1865-73 de J. C. Maxwell, mai târziu în electrodinamica cuantică.

Termenul de polarizare a undelor a fost introdus de Malus în raport cu undele mecanice transversale

Pentru primind lumina polarizatași detectarea acestuia, există dispozitive fizice speciale numite polarizatoare în primul caz, iar analizoare în al doilea. Ele sunt de obicei construite în același mod.Există mai multe moduri de a obține și analiza lumina polarizată.

1. Polarizare folosind Polaroid. Polaroidele sunt filme de celuloid acoperite cu un strat subțire de cristale de sulfat de nodchinină. Utilizarea polaroidelor este în prezent cea mai comună metodă de polarizare a luminii.

2. Polarizare prin reflexie. Dacă un fascicul natural de lumină cade pe o suprafață neagră lustruită, fasciculul reflectat este parțial polarizat. Ca polarizator si analizor se poate folosi oglinda sau sticla obisnuita de geam destul de bine slefuita, innegrita pe o parte cu lac asfaltic.Gradul de polarizare este mai mare, cu cat se mentine mai corect unghiul de incidenta. Pentru sticlă, unghiul de incidență este de 57°.

3. Polarizare prin refracție. Fasciculul de lumină este polarizat nu numai la reflexie, ci și la

refracţie. În acest caz, o stivă este folosită ca polarizator și analizor

10-15 plăci subțiri de sticlă pliate împreună, situate la un unghi de 57° față de razele de lumină incidente asupra lor.

Prisma Nicolas (abrev. Nicole) este un dispozitiv de polarizare, al cărui principiu de funcționare se bazează pe efectele birefringenței și reflexiei interioare totale.Prisma Nicolas este formată din două prisme triunghiulare identice din spate islandeză, lipite împreună cu un strat subțire de balsam de Canada. Prismele sunt prelucrate astfel încât capătul să fie teșit la un unghi de 68° față de direcția luminii transmise, iar laturile lipite fac un unghi drept cu capete. În acest caz, axa optică a cristalului ( AB) se află la un unghi de 64° cu direcția luminii.

Diafragma de polarizare completă a prismei este de 29°. O caracteristică a prismei este schimbarea direcției fasciculului emergent atunci când prisma se rotește, datorită refracției capetelor teșite ale prismei. Prisma nu poate fi utilizată pentru polarizarea ultravioletă, deoarece balsamul Canada absoarbe ultravioletele. Lumina cu polarizare arbitrară, care trece prin capătul prismei, experimentează birefringență, împărțindu-se în două raze - una obișnuită, având un plan orizontal de polarizare ( A.O.) și extraordinar, cu un plan vertical de polarizare ( AE). După care fasciculul obișnuit experimentează o reflexie internă totală pe planul de legătură și iese prin suprafața laterală. Extraordinarul iese nestingherit prin capătul opus al prismei.

Legea lui Brewster - o lege a opticii care exprimă relația dintre indicele de refracție cu unghiul la care lumina reflectată de la interfață va fi complet polarizată într-un plan perpendicular pe planul de incidență, iar fasciculul refractat este parțial polarizat în planul de incidență, iar polarizarea fasciculului refractat atinge cea mai mare valoare. Este ușor de stabilit că în acest caz razele reflectate și refractate sunt reciproc perpendiculare. Unghiul corespunzător se numește Unghiul lui Brewster.

Acest fenomen optic este numit după fizicianul scoțian David Brewster, care l-a descoperit în 1815.

Legea lui Brewster : , Unde n 12 - indicele de refracție al celui de-al doilea mediu față de primul, θ Br- unghiul de incidenta (unghiul Brewster).

Când este reflectată de o placă la unghiul Brewster, intensitatea luminii polarizate liniar este foarte scăzută (aproximativ 4% din intensitatea fasciculului incident). Prin urmare, pentru a crește intensitatea luminii reflectate (sau pentru a polariza lumina transmisă în sticlă într-un plan paralel cu planul de incidență), se folosesc mai multe plăci lipite, pliate într-o stivă - piciorul lui Stoletov. Este ușor să urmăriți ceea ce se întâmplă în desen. Lasă o rază de lumină să cadă pe vârful piciorului tău. Un fascicul complet polarizat va fi reflectat de pe prima placă (aproximativ 4% din intensitatea originală), un fascicul complet polarizat va fi reflectat și de pe a doua placă (aproximativ 3,75% din intensitatea originală) și așa mai departe. În acest caz, fasciculul care iese din partea de jos a stivei va deveni din ce în ce mai polarizat într-un plan paralel cu planul de incidență pe măsură ce se adaugă plăcile. refractie completa este important pentru comunicațiile radio: majoritatea antenelor bici radiază unde polarizate vertical. Astfel, dacă o undă lovește interfața (sol, apă sau ionosferă) la unghiul Brewster, nu va exista undă reflectată și, în consecință, nu va exista nici un canal.

legea lui Malus - dependența intensității luminii polarizate liniar după trecerea acesteia prin polarizator de unghiul dintre planurile de polarizare ale luminii incidente și polarizator, unde eu 0 - intensitatea luminii incidente pe polarizator, eu- intensitatea luminii care iese din polarizator Lumina cu o polarizare diferită (neliniară) poate fi reprezentată ca suma a două componente polarizate liniar, cărora li se aplică legea lui Malus. Conform legii lui Malus, intensitățile luminii transmise sunt calculate în toate dispozitivele de polarizare, de exemplu, în fotometrele și spectrofotometrele de polarizare. Pierderile de reflexie, în funcție de și neluând în considerare legea Malus, sunt determinate suplimentar.

Substanțe optic active , medii cu naturale activitate optică. O.-a. V. sunt împărțite în 2 tipuri. Cei apartinand celui de-al 1-lea sunt activi optic in orice stare de agregare (zaharuri, camfor, acid tartric), cei apartinand celui de-al 2-lea sunt activi doar in faza cristalina (cuart, cinabru). La substanțele de tipul I, activitatea optică se datorează structurii asimetrice a moleculelor lor, de tipul II - prin orientarea specifică a moleculelor (ionilor) în celulele elementare ale cristalului (asimetria câmpului de forțe care leagă particulele în rețeaua cristalină). Cristale de O.-a. V. există întotdeauna în două forme - dreapta și stânga; în acest caz, rețeaua cristalului drept este simetrică în oglindă față de rețeaua celui din stânga și nu poate fi combinată spațial cu aceasta (așa-numitele forme enantiomorfe, vezi Enantiomorfism). Activitatea optică a formelor drepte și stângi ale O.-a. V. Tipul 2 are semne diferite (și sunt egale în valoare absolută în aceleași condiții externe), prin urmare se numesc antipozi optici (uneori cristalele O.-a.v. de tip 1 sunt numite și în acest fel ).

Rotirea planului de polarizare lumina – unită de un fenomenologic comun manifestarea unui grup de efecte constând în rotaţie planul de polarizare undă transversală ca urmare a interacțiunii cu un mediu anizotrop. Naib. Efectele asociate cu V.p.p. sunt bine cunoscute. lumină, deși fenomene similare se observă în alte regiuni ale spectrului electromagnetic. unde (în special, în domeniul microundelor), precum și în acustică, fizica particulelor etc.V. p.p. se datorează de obicei diferenței de coeficienți. refracția mediului pentru două unde polarizate circular (în cercul din dreapta și din stânga) (așa-numita anizotropie circulară) și este descrisă în cazul general de un tensor axial de rangul doi, conectând vectorul axial al unghiului de rotație al planul de polarizare cu vectorul undei polare. Într-un mediu care are doar anizotropie circulară, o undă polarizată liniar poate fi descompusă în două unde polarizate circular normale de amplitudine egală (vezi. Fluctuații normale), diferența de fază dintre ele determină azimutul planului de polarizare al undei totale.În medii omogene cu anizotropie circulară, unghiul de polarizare depinde liniar de lungimea traseului în mediu. Anizotropia circulară poate fi fie naturală (spontană, inerentă mediului în stare neperturbată), fie artificială, indusă de factori externi. influență. În al doilea caz, asimetria circulară poate fi cauzată de asimetria influenței perturbatoare sau de proprietățile combinate de simetrie ale mediului și perturbație.

Unghiul de rotație. Fasciculul de lumină poate fi natural și polarizat. Într-un fascicul natural de lumină, oscilațiile vectoriale apar într-o manieră dezordonată.

Razele de lumină polarizate, la rândul lor, sunt împărțite în cele polarizate liniar, atunci când vibrațiile apar în linie dreaptă perpendiculară pe fascicul; polarizat circular, când capătul vectorului descrie un cerc într-un plan perpendicular pe direcția fasciculului, și polarizat eliptic, în care oscilațiile au loc de-a lungul unei elipse.

Planul în care apar oscilații într-un fascicul polarizat se numește plan de oscilație.

Planul care trece prin direcția fasciculului polarizat și perpendicular pe planul de oscilație se numește plan de polarizare.

Undele luminoase pot fi polarizate folosind dispozitive de polarizare (Polaroid, placă de turmalină, Nicole etc.).

Elena 3013

Acest articol va discuta despre mărirea unui microscop, unitățile de măsură ale acestei cantități și metodele de determinare vizuală a puterii de rezoluție a dispozitivului. De asemenea, vom vorbi despre parametrii standard ai acestei valori și despre metodele de calcul a creșterii pentru un anumit tip de muncă.

Cel mai adesea, principalii parametri de putere ai unui microscop sunt indicați pe corpul lentilei. Deșurubați lentila și inspectați-o. Puteți vedea două numere scrise ca o fracție. Primul este mărirea, al doilea este deschiderea numerică.

Diafragma caracterizează capacitatea dispozitivului de a colecta lumină și de a produce o imagine clară. Lentila poate indica, de asemenea, lungimea tubului și grosimea sticlei de acoperire necesare pentru lucrare.

Totul despre mărirea microscopului

Mărirea se măsoară în multipli (x). Relația dintre sistemul ocular-lentila determină complet semnificația acestuia. Produsul măririi ocularului și obiectivului ne spune despre mărirea de lucru pe care o creează un anumit microscop. Dependența măririi totale de mărirea lentilei este evidentă. În funcție de putere, lentilele sunt împărțite în următoarele grupuri:

Mic (nu mai mult de 10x);

Mediu (până la 50x);

Mare (peste 50x);

Foarte mare (mai mult de 100x).

Valoarea maximă de mărire a obiectivului pentru un microscop optic este de 2000x. Valoarea ocularului este de obicei de 10x și se modifică rar. Dar mărirea obiectivului variază foarte mult (de la 4 la 100x și 2000x).

Atunci când alegeți un microscop, trebuie să luați în considerare cine îl va folosi și ce mărire maximă poate fi necesară. De exemplu, 200x este suficient pentru un preșcolar; microscoapele școlare și universitare au o mărire de 400-1000x. Dar dispozitivul de cercetare ar trebui să dea cel puțin 1500-2000x. Această valoare vă permite să lucrați cu bacterii și structuri celulare mici.

Preturi in magazinele online:




	Oksar.ru-Moscova	900 R


Mai multe oferte

Rezoluția dispozitivului

Ce determină claritatea și calitatea imaginii produse de un microscop? Acest lucru este afectat de rezoluția dispozitivului. Pentru a calcula această cantitate, trebuie să găsiți câtul dintre lungimea de undă a luminii și două deschideri numerice. Prin urmare, este determinat de condensator și lentila microscopului. Vă reamintim că valoarea numerică a diafragmei poate fi văzută pe butoiul obiectivului. Cu cât este mai mare, cu atât rezoluția dispozitivului este mai bună.

Microscopul optic are o limită de rezoluție de 0,2 microni. Aceasta este distanța minimă până la imagine atunci când toate punctele obiectului sunt distinse.

Mărire utilă la microscop

Vorbim despre mărire utilă atunci când ochiul cercetătorului folosește pe deplin puterea de rezoluție a microscopului. Acest lucru se realizează prin observarea obiectului la unghiul maxim admis. Mărirea utilă depinde doar de deschiderea numerică și de tipul obiectivului. Când se calculează, deschiderea numerică crește de 500-1000 de ori.

O lentilă uscată (doar aer între obiect și lentilă) creează o mărire utilă de 1000x, adică. NA este 1.

O lentilă de imersie (un strat de mediu de imersie între obiect și lentilă) creează o mărire utilă de 1250x, adică. deschiderea numerică este de 1,25.

O imagine neclară sau neclară indică faptul că mărirea utilizabilă este mai mare sau mai mică decât valorile de mai sus. Creșterea sau scăderea valorii specificate degradează semnificativ performanța microscopului.

În acest articol am vorbit despre principalele caracteristici ale unui microscop optic și despre metodele de calcul ale acestora. Sperăm că aceste informații vor fi utile atunci când lucrați cu acest dispozitiv complex.

spune prietenilor

Microscoapele sunt folosite pentru a detecta și studia microorganismele. Microscoapele ușoare sunt concepute pentru a studia microorganismele care au o dimensiune de cel puțin 0,2 microni (bacterii, protozoare etc.), iar microscoapele electronice sunt concepute pentru a studia microorganismele mai mici (virusurile) și cele mai mici structuri ale bacteriilor.
Modern microscoape ușoare- sunt instrumente optice complexe, a căror manipulare necesită anumite cunoștințe, abilități și mare grijă.
Microscoapele ușoare sunt împărțite în studenți, de lucru, de laborator și de cercetare, diferă în design și optică. Microscoapele domestice (Biolam, Bimam, Mikmed) au denumiri care indică grupului din care aparțin (S - student, R - lucrători, L - laborator, I - cercetare), echipamentul este indicat printr-un număr.

Un microscop are părți mecanice și optice.
LA piesa mecanica includ: un trepied (format dintr-o bază și un suport pentru tub) și un tub montat pe acesta cu un revolver pentru atașarea și schimbarea lentilelor, o etapă pentru pregătire, dispozitive pentru atașarea unui condensator și filtre de lumină, precum și mecanisme încorporate în trepiedul pentru grosier (macromecanism, macrosurub) si fin
(micromecanism, microşurub) deplasarea etajului obiect sau suportului tubului.
Partea optică Microscopul este reprezentat de obiective, oculare și un sistem de iluminare, care constă la rândul său dintr-un condensator Abbe situat sub scenă, o oglindă cu latura plată și concavă, precum și un iluminator separat sau încorporat. Lentilele sunt înșurubate în revolver, iar ocularul corespunzător, prin care se observă imaginea, este instalat pe partea opusă a tubului. Există tuburi monoculare (care au un ocular) și binoculare (care au două oculare identice).

Schema schematică a unui microscop și a sistemului de iluminat

1. Sursa de lumina;
2. Colector;
3. Diafragma câmpului irisului;
4. Oglinda;
5. Diafragma de deschidere a irisului;
6. Condensator;
7. Medicament;
7". Imagine intermediară reală mărită a preparatului, formată din: lentilă;
7"". Imagine finală virtuală mărită a specimenului văzut prin ocular;
8. Lentila;
9. Pictograma de ieșire a obiectivului;
10. Diafragma de câmp a ocularului;
11. Ocular;
12. Ochi.

Rolul principal în obținerea unei imagini îl joacă obiectiv. Construiește o imagine mărită, reală și inversată a unui obiect. Această imagine este apoi mărită și mai mult atunci când este privită printr-un ocular, care, similar cu o lupă obișnuită, produce o imagine virtuală mărită.
Crește Mărirea aproximativă a unui microscop poate fi determinată prin înmulțirea măririi obiectivului cu mărirea ocularului. Cu toate acestea, mărirea nu determină calitatea imaginii. Calitatea imaginii, claritatea acesteia, este determinată rezoluția microscopului, adică capacitatea de a distinge separat două puncte apropiate. Limită de rezoluție- distanta minima la care aceste puncte sunt inca vizibile separat - depinde de lungimea de unda a luminii cu care obiectul este iluminat si de deschiderea numerica a lentilei. Apertura numerică, la rândul său, depinde de deschiderea unghiulară a obiectivului și de indicele de refracție al mediului situat între lentila frontală a obiectivului și specimen. Diafragma unghiulară este unghiul maxim la care razele care trec printr-un obiect pot pătrunde în lentilă. Cu cât deschiderea este mai mare și cu cât indicele de refracție al mediului situat între lentilă și specimen este mai aproape de indicele de refracție al sticlei, cu atât puterea de rezoluție a lentilei este mai mare. Dacă presupunem că deschiderea condensatorului este egală cu deschiderea lentilei, atunci formula rezoluției are următoarea formă:

unde R este limita de rezoluție; - lungimea de unda; NA - deschidere numerică.

Distinge utilȘi inutil crește. Mărirea utilă este de obicei egală cu deschiderea numerică a obiectivului mărită de 500 până la 1000 de ori. Mărirea oculară mai mare nu dezvăluie detalii noi și nu este de nici un folos.
În funcție de mediul care se află între obiectiv și specimen, există lentile „uscate” de mărire mică și medie (până la 40 x) și lentile de imersie cu deschidere și mărire maximă (90-100 x). O lentilă „uscata” este o lentilă cu aer între lentila frontală și specimen.

O caracteristică a lentilelor de imersiune este aceea că între lentila frontală a unei astfel de lentile și preparat este plasat un lichid de imersie, care are un indice de refracție la fel ca sticla (sau aproape de acesta), care asigură o creștere a deschiderii numerice și rezoluția lentilei. Apa distilată este folosită ca lichid de imersie pentru lentilele de imersie în apă, iar uleiul de cedru sau uleiul sintetic special de imersie este utilizat pentru lentilele de imersie în ulei. Utilizarea uleiului sintetic de imersie este de preferat deoarece parametrii săi sunt standardizați mai precis și, spre deosebire de uleiul de cedru, nu se usucă pe suprafața lentilei frontale a lentilei. Pentru lentilele care funcționează în regiunea ultravioletă a spectrului, glicerina este utilizată ca lichid de imersie. În niciun caz nu trebuie să utilizați înlocuitori pentru uleiul de imersie și, în special, uleiul de vaselină.
**Imaginea obtinuta cu ajutorul lentilelor prezinta diverse dezavantaje: aberatii sferice si cromatice, curbura campului imaginii etc. La lentilele formate din mai multe lentile, aceste neajunsuri sunt corectate intr-un grad sau altul. În funcție de gradul de corectare a acestor deficiențe, lentilele acromate se disting de lentilele apocromate mai complexe. În consecință, lentilele în care curbura câmpului imaginii este corectată se numesc plancromate și planapocromate. Utilizarea acestor lentile produce o imagine clară pe întregul câmp vizual, în timp ce imaginea obținută cu lentilele convenționale nu este la fel de clară în centru și la marginile câmpului vizual. Toate caracteristicile obiectivului sunt de obicei gravate pe rama acestuia: mărirea proprie, deschiderea, tipul de lentilă (APO - apocromat etc.); Lentilele cu imersie în apă au denumirea VI și un inel alb în jurul cadrului în partea inferioară, lentilele cu imersie în ulei au denumirea MI și un inel negru.
Toate obiectivele sunt proiectate să funcționeze cu sticlă de acoperire de 0,17 mm grosime.
Grosimea lamei afectează în special calitatea imaginii atunci când lucrați cu sisteme uscate puternice (40 x). Când lucrați cu obiective de imersie, nu puteți utiliza lamele de acoperire mai groase de 0,17 mm deoarece grosimea lamului de acoperire poate fi mai mare decât distanța de lucru a obiectivului, iar în acest caz, atunci când încercați să focalizați obiectivul pe specimen, partea frontală. lentila obiectivului poate fi deteriorată.
Ocularele constau din două lentile și vin și în mai multe tipuri, fiecare dintre ele fiind folosită cu un anumit tip de lentilă, eliminând și mai mult imperfecțiunile imaginii. Tipul ocularului și mărirea sunt marcate pe cadru.
Condensatorul este proiectat pentru a focaliza lumina de la iluminator asupra specimenului, îndreptată de oglinda microscopului sau iluminatorului (în cazul utilizării unui iluminator deasupra capului sau încorporat). Una dintre părțile condensatorului este diafragma de deschidere, care este importantă pentru iluminarea adecvată a medicamentului.
Iluminatorul constă dintr-o lampă incandescentă de joasă tensiune cu un filament gros, un transformator, o lentilă colectoare și o diafragmă de câmp, a cărei deschidere determină diametrul câmpului iluminat pe preparat. Oglinda direcționează lumina de la iluminator către condensator. Pentru a menține paralelismul razelor care vin de la iluminator la condensator, este necesar să folosiți doar partea plată a oglinzii.

Configurarea luminii și focalizarea microscopului

Calitatea imaginii depinde, de asemenea, în mare măsură de iluminarea corectă. Există mai multe moduri diferite de a ilumina un specimen pentru microscopie. Cea mai comună cale este Instalatii de iluminat Köhler care este după cum urmează:
1) instalați iluminatorul pe oglinda microscopului;
2) aprindeți lampa de iluminare și direcționați lumina către oglinda plată (!) a microscopului;
3) aşezaţi preparatul pe platoul microscopului;
4) acoperiți oglinda microscopului cu o bucată de hârtie albă și focalizați imaginea filamentului lămpii pe aceasta, mutând soclul lămpii în iluminator;
5) scoateți foaia de hârtie din oglindă;
6) închideți diafragma de deschidere a condensatorului. Prin mișcarea oglinzii și mișcând ușor soclul lămpii, imaginea filamentului este focalizată pe diafragma de deschidere. Distanța iluminatorului de la microscop trebuie să fie astfel încât imaginea filamentului lămpii să fie egală cu diametrul diafragmei de deschidere a condensatorului (diafragma de deschidere poate fi observată folosind o oglindă plată plasată în partea dreaptă a bazei microscopul).
7) deschideți diafragma de deschidere a condensatorului, reduceți deschiderea diafragmei de câmp a iluminatorului și reduceți semnificativ intensitatea lămpii;
8) la mărire mică (10x), privind prin ocular, se obține o imagine clară a preparatului;
9) prin rotirea ușoară a oglinzii, imaginea diafragmei de câmp, care arată ca un punct luminos, este transferată în centrul câmpului vizual. Prin coborârea și ridicarea condensatorului se realizează o imagine clară a marginilor diafragmei de câmp în planul preparatului (un chenar colorat poate fi vizibil în jurul lor);
10) deschideți diafragma de câmp a iluminatorului la marginile câmpului vizual, creșteți intensitatea filamentului lămpii și reduceți ușor (cu 1/3) deschiderea diafragmei deschiderii condensatorului;
11) Când schimbați lentilele, trebuie să verificați setările luminii.
După finalizarea ajustării luminii Köhler, nu puteți schimba poziția condensatorului și deschiderea câmpului și a diafragmei de deschidere. Iluminarea medicamentului poate fi reglată numai cu filtre neutre sau prin modificarea intensității lămpii folosind un reostat. Deschiderea excesivă a diafragmei diafragmei condensatorului poate duce la o scădere semnificativă a contrastului imaginii, iar deschiderea insuficientă poate duce la o deteriorare semnificativă a calității imaginii (apariția inelelor de difracție). Pentru a verifica deschiderea corectă a diafragmei de deschidere, este necesar să scoateți ocularul și, privind în tub, să îl deschideți astfel încât să acopere câmpul luminos cu o treime. Pentru a ilumina corect specimenul atunci când lucrați cu lentile cu mărire redusă (până la 10x), este necesar să deșurubați și să îndepărtați lentila condensatorului de sus.
Atenţie! Când lucrați cu lentile care oferă o mărire mare - cu sisteme puternic uscate (40x) și imersiune (90x), pentru a nu deteriora lentila frontală, atunci când focalizați, utilizați următoarea tehnică: privind din lateral, coborâți lentila cu un macro înșurubați aproape până când intră în contact cu specimenul, apoi, privind ocularul, folosind un macroșurub, ridicați foarte încet lentila până când apare o imagine, iar cu ajutorul unui microșurub se realizează focalizarea finală a microscopului.

Îngrijirea microscopului

Când lucrați cu un microscop, nu folosiți forță mare. Nu atingeți suprafețele lentilelor, oglinzilor și filtrelor cu degetele.
Pentru a proteja suprafețele interne ale lentilelor, precum și prismele tubului, de praf, trebuie să lăsați întotdeauna ocularul în tub. Când curățați suprafețele externe ale lentilelor, trebuie să îndepărtați praful de pe ele cu o perie moale, spălată în eter. Dacă este necesar, ștergeți cu atenție suprafețele lentilelor cu o lenjerie sau o cârpă cambrică bine spălată, fără săpun, umezită ușor cu benzină pură, eter sau un amestec special pentru curățarea opticii. Nu este recomandat să ștergeți lentilele optice cu xilen, deoarece acest lucru le poate provoca desfacerea.
De la oglinzile cu argint exterior, puteți îndepărta praful doar prin suflarea acestuia cu un bec de cauciuc. Ele nu pot fi șterse. De asemenea, nu puteți deșuruba sau dezasambla singur lentilele - acest lucru va duce la deteriorarea acestora. După terminarea lucrărilor la microscop, este necesar să îndepărtați cu atenție uleiul de imersie rămas din lentila obiectivului frontal, folosind metoda indicată mai sus. Apoi coborâți scena (sau condensatorul la microscoape cu plată fixă) și acoperiți microscopul cu un capac.
Pentru a menține aspectul microscopului, este necesar să-l ștergeți periodic cu o cârpă moale înmuiată ușor în vaselină fără acid și apoi cu o cârpă uscată, moale și curată.

În plus față de microscopia cu lumină convențională, există metode de microscopie care permit studiul microorganismelor necolorate: contrast de fază , câmp întunecatȘi luminescent microscopie. Pentru a studia microorganismele și structurile lor, a căror dimensiune este mai mică decât rezoluția unui microscop ușor, utilizați