Mikroskop som en optisk anordning. Mikroskopets upplösningsförmåga. Klassificering av ljusmikroskop. Det är bättre att se en gång, eller superhögupplösningsmikroskopi Hur man ökar upplösningen i ett mikroskop

Bildkvalitet fast besluten mikroskopupplösning, dvs. det minsta avstånd vid vilket optiken i ett mikroskop separat kan skilja två tätt åtskilda punkter. upplösningen beror på den numeriska bländaren för objektivet, kondensorn och våglängden på ljuset som belyser provet. Den numeriska bländaren (öppningen) beror på vinkelöppningen och brytningsindexet för mediet som finns mellan objektivets främre lins och kondensorn och provet.

Linsens vinkelöppning- detta är den maximala vinkeln (AOB) vid vilken strålar som passerar genom preparatet kan komma in i linsen. Lins numerisk bländare lika med produkten av sinusen för halva vinkelöppningen och brytningsindexet för mediet som är beläget mellan glasskivan och den främre linsen på objektivlinsen. N.A. = n sinα där, N.A. - numerisk bländare; n är brytningsindexet för mediet mellan provet och linsen; sinα är sinus för vinkeln α lika med halva vinkeln AOB i diagrammet.

Således kan bländaren för torra system (mellan den främre objektivlinsen och luftberedningen) inte vara mer än 1 (vanligtvis inte mer än 0,95). Mediet som placeras mellan provet och objektivet kallas immersionsvätska eller immersion, och ett objektiv designat för att fungera med immersionsvätska kallas immersion. Tack vare nedsänkning med ett högre brytningsindex än luft är det möjligt att öka linsens numeriska bländare och därmed upplösningen.

Den numeriska bländaren på linser är alltid ingraverad på deras bågar.
Mikroskopets upplösning beror också på kondensorns öppning. Om vi anser att kondensorns bländare är lika med objektivets bländare, så har upplösningsformeln formen R=λ/2NA, där R är upplösningsgränsen; λ - våglängd; N.A - numerisk bländare. Från denna formel är det tydligt att när den observeras i synligt ljus (grön del av spektrumet - λ = 550 nm), kan upplösningen (upplösningsgränsen) inte vara > 0,2 µm

Inverkan av mikroskopobjektivets numeriska bländare på bildkvaliteten

Sätt att öka den optiska upplösningen

Välja en stor ljuskonvinkel, både från linssidan och från ljuskällans sida. Tack vare detta är det möjligt att samla in mer brutna ljusstrålar från mycket tunna strukturer i linsen. Således är det första sättet att öka upplösningen att använda en kondensor vars numeriska bländare matchar objektivets numeriska bländare.

Den andra metoden är att använda nedsänkningsvätska mellan den främre objektivlinsen och täckglaset. Det är så vi påverkar brytningsindexet för mediet n, som beskrivs i den första formeln. Dess optimala värde som rekommenderas för nedsänkningsvätskor är 1,51.

Nedsänkningsvätskor

Nedsänkningsvätskorär nödvändiga för att öka den numeriska bländaren och följaktligen öka upplösningen av nedsänkningsobjektiv, speciellt utformade för att fungera med dessa vätskor och följaktligen märkta. Nedsänkningsvätskor placerade mellan objektivet och provet har ett högre brytningsindex än luft. Därför sprids inte ljusstrålar som avböjs av de minsta detaljerna i objektet när de lämnar preparatet och går in i linsen, vilket leder till en ökning av upplösningen.

Det finns vattendoppningslinser (markerade med en vit ring), oljedoppningslinser (svart ring), glycerin-immersionslinser (gul ring) och monobromonaftalen-doppningslinser (röd ring). Vid ljusmikroskopi av biologiska preparat används mål för vatten- och oljedoppning. Särskilda mål för nedsänkning av kvartsglycerol överför kortvågig ultraviolett strålning och är designade för ultraviolett (inte att förväxla med fluorescerande) mikroskopi (det vill säga för att studera biologiska föremål som selektivt absorberar ultravioletta strålar). Monobromerade naftalensänkningsobjektiv används inte i mikroskopi av biologiska föremål.

Destillerat vatten används som nedsänkningsvätska för en vattendoppningslins, och naturlig (cederträ) eller syntetisk olja med ett visst brytningsindex används som nedsänkningsvätska för en oljesänkningslins.

Till skillnad från andra nedsänkningsvätskor oljedoppningär homogen eftersom den har ett brytningsindex lika med eller mycket nära glasets brytningsindex. Vanligtvis beräknas detta brytningsindex (n) för en specifik spektrallinje och en specifik temperatur och indikeras på oljeflaskan. Till exempel är brytningsindexet för immersionsolja för arbete med ett täckglas för spektrallinje D i natriumspektrumet vid en temperatur = 20°C 1,515 (nD 20 = 1,515), för arbete utan ett täckglas (nD 20 = 1,520 ).

För att arbeta med apokromatiska linser normaliseras också dispersion, det vill säga skillnaden i brytningsindex för olika linjer i spektrumet.

Användningen av syntetisk immersionsolja är att föredra eftersom dess parametrar är mer exakt standardiserade och till skillnad från cederträolja torkar den inte ut på ytan av linsens främre lins.

Med tanke på ovanstående bör du inte i något fall använda surrogat för immersionsolja och i synnerhet vaselinolja. I vissa mikroskopimetoder, för att öka kondensorns öppning, placeras en nedsänkningsvätska (vanligtvis destillerat vatten) mellan kondensorn och provet.

Upplösningsgräns- detta är det minsta avståndet mellan två punkter på ett objekt där dessa punkter är särskiljbara, dvs. uppfattas i ett mikroskop som två punkter.

Upplösning definieras som förmågan hos ett mikroskop att producera separata bilder av små detaljer av föremålet som undersöks. Det ges av formeln:

där A är den numeriska bländaren, l är ljusets våglängd; där n är brytningsindexet för mediet i vilket föremålet i fråga befinner sig, U är öppningsvinkeln.

För att studera strukturen hos de minsta levande varelserna behövs mikroskop med hög förstoring och bra upplösning. Ett optiskt mikroskop är begränsat till en förstoring på 2000 gånger och har en upplösning på inte bättre än 250 nm. Dessa värden är inte lämpliga för att studera fina detaljer i celler.

118. Ultraviolett mikroskop. Ett sätt att minska

Gränsen för mikroskopupplösning är användningen av ljus med kortare våglängd. I detta avseende används ett ultraviolett mikroskop, där mikroobjekt undersöks i ultravioletta strålar. Eftersom ögat inte direkt uppfattar denna strålning används fotografiska plattor, fluorescerande skärmar eller elektrooptiska omvandlare. Ett annat sätt att minska upplösningsgränsen för ett mikroskop är att öka brytningsindexet för mediet där mikroskopet är placerat. För att göra detta placeras den i nedsänkningsvätska till exempel cederolja.

119. Luminescerande (fluorescerande) mikroskopiär baserad på förmågan hos vissa ämnen att luminescera, det vill säga att lysa när de belyses med osynligt ultraviolett eller blått ljus.

Luminescensfärgen förskjuts till en längre våglängdsdel av spektrumet jämfört med ljuset som exciterar det (Stokes regel). När luminescens exciteras av blått ljus, kan dess färg sträcka sig från grönt till rött; om luminescens exciteras av ultraviolett strålning, då kan luminescensen vara i vilken del av det synliga spektrumet som helst. Denna egenskap hos luminiscens gör det möjligt att, med hjälp av speciella filter som absorberar spännande ljus, observera ett relativt svagt luminescerande sken.

Eftersom de flesta mikroorganismer inte har sin egen luminescens, färgas de med lösningar av fluorescerande färgämnen. Denna metod används för bakterioskopisk undersökning av orsakerna till vissa infektioner: tuberkulos (auromin), inneslutningar i celler som bildas av vissa virus etc. Samma metod kan användas för cytokemisk studie av levande och fixerade mikroorganismer. I immunofluorescensreaktionen med antikroppar märkta med fluorokromer detekteras antigener från mikroorganismer eller antikroppar i serum hos patienter

120. Faskontrastmikroskopi. Vid mikroskopering av ofärgade mikroorganismer som skiljer sig från omgivningen endast i brytningsindex sker ingen förändring i ljusintensiteten (amplitud), utan endast fasen av de överförda ljusvågorna ändras. Därför kan ögat inte märka dessa förändringar och de observerade föremålen ser lågkontrastmässiga och transparenta ut. För att observera sådana föremål använd faskontrastmikroskopi, baserat på omvandlingen av osynliga fasförändringar som introduceras av ett objekt till amplitudförändringar som är synliga för ögat.

Tack vare användningen av denna mikroskopimetod ökar kontrasten hos levande ofärgade mikroorganismer dramatiskt och de verkar mörka på en ljus bakgrund eller ljusa på en mörk bakgrund.

Faskontrastmikroskopi används också för att studera vävnadsodlingsceller, observera effekterna av olika virus på celler etc.

121. Mörkfältsmikroskopi. Mörkfältsmikroskopi bygger på mikroorganismers förmåga att starkt sprida ljus. För mörkfältsmikroskopi används konventionella objektiv och speciella mörkfältskondensatorer.

Huvudfunktionen hos mörkfältskondensatorer är att deras centrala del är mörkare och direkta strålar från belysningsinstrumentet kommer inte in i mikroskoplinsen. Objektet är upplyst av sneda sidostrålar och endast strålar spridda av partiklar i preparatet kommer in i mikroskoplinsen. Mörkfältsmikroskopi är baserad på Tyndall-effekten, ett känt exempel på det är upptäckten av dammpartiklar i luften när den belyses av en smal stråle av solljus.

Med mörkfältsmikroskopi verkar mikroorganismer starkt glödande mot en svart bakgrund. Med denna metod för mikroskopi kan de minsta mikroorganismerna detekteras, vars storlekar är bortom mikroskopets upplösning. Men mörkfältsmikroskopi låter dig bara se konturerna av ett föremål, men tillåter dig inte att studera den inre strukturen.

122. Termisk strålningär den vanligaste typen av elektromagnetisk strålning i naturen. Det uppstår på grund av energin från termisk rörelse hos atomer och molekyler av ett ämne. Termisk strålning är inneboende i alla kroppar vid alla andra temperaturer än absolut noll.

Total kroppsemission E (även kallad energetisk ljusstyrka) är mängden energi som emitteras från en enhetsyta av en kropp på 1 s. Mätt i J/m 2 s.

Kroppens totala strålabsorptionsförmåga A (absorptionskoefficient) är förhållandet mellan strålningsenergi som absorberas av en kropp och all strålningsenergi som infaller på den; A är en dimensionslös storhet.

123. Helt svart kropp. En imaginär kropp som absorberar all strålningsenergi som infaller på den vid vilken temperatur som helst kallas absolut svart.

Kirchhoffs lag. För alla kroppar vid en given temperatur är förhållandet mellan emissiviteten E och strålningsabsorptionsförmågan A ett konstant värde lika med emissiviteten för en absolut svart kropp e vid samma temperatur:

Stefan-Boltzmann lag. Den totala emissiviteten för en svart kropp är direkt proportionell mot fjärde potensen av dess absoluta temperatur:

e=sT 4 ,

där s är Stefan-Boltzmanns konstant.

Vinets lag. Våglängden som motsvarar den maximala strålningen från en svart kropp är omvänt proportionell mot dess absoluta temperatur:

l t ×T = V,

där v är Wiens konstant.

Baserat på lagen om vin optisk pyrometri– en metod för att bestämma temperaturen på heta kroppar (metall i en smältugn, gas i ett moln av en atomexplosion, stjärnors yta, etc.) från deras strålningsspektrum. Det var denna metod som först bestämde temperaturen på solens yta.

124 . Infraröd strålning. Elektromagnetisk strålning som upptar spektralområdet mellan den röda gränsen för synligt ljus (λ = 0,76 μm) och kortvågig radiostrålning (λ = 1 - 2 mm) kallas infraröd (IR). Uppvärmda fasta ämnen och vätskor avger ett kontinuerligt infrarött spektrum.

Den terapeutiska användningen av infraröd strålning baseras på dess termiska effekt. Speciallampor används för behandling.

Infraröd strålning tränger in i kroppen till ett djup av cirka 20 mm, så ytskikten värms upp i större utsträckning. Den terapeutiska effekten beror på den resulterande temperaturgradienten, som aktiverar aktiviteten hos det termoregulatoriska systemet. Att öka blodtillförseln till det bestrålade området leder till gynnsamma terapeutiska konsekvenser.

125. Ultraviolett strålning. Elektromagnetisk strålning,

som upptar spektralområdet mellan den violetta kanten av synligt ljus (λ = 400 nm) och den långvågiga delen av röntgenstrålning (λ = 10 nm) kallas ultraviolett (UV).

Uppvärmda fasta ämnen vid höga temperaturer avger

en betydande mängd ultraviolett strålning. Dock maximalt

Den spektrala tätheten för energetisk ljusstyrka, i enlighet med Wiens lag, faller till 7000 K. I praktiken innebär detta att under normala förhållanden inte värmestrålningen från grå kroppar kan fungera som en effektiv källa för UV-strålning. Den mest kraftfulla källan till UV-strålning är solen, vars strålning vid gränsen till jordens atmosfär är ultraviolett.

UV-strålning är nödvändig för driften av UV-mikroskop, fluorescerande mikroskop och för fluorescensanalys. Den huvudsakliga användningen av UV-strålning inom medicin är förknippad med dess specifika biologiska effekter, som orsakas av fotokemiska processer.

126. Termografi– detta är registrering av strålning från olika områden

kroppsyta för diagnostisk tolkning. Temperaturen bestäms på två sätt. I ett fall används flytande kristallskärmar, vars optiska egenskaper är mycket känsliga för små temperaturförändringar.

Genom att placera dessa indikatorer på patientens kropp är det möjligt att visuellt bestämma den lokala temperaturskillnaden genom att ändra deras färg.

En annan metod bygger på att använda värmekamera, som använder känsliga detektorer för infraröd strålning, såsom fotoresistorer.

127. Fysiologisk grund för termografi. Fysiologiska processer som förekommer i människokroppen åtföljs av frisättning av värme, som överförs av cirkulerande blod och lymfa. Värmekällan är biokemiska processer som sker i en levande organism. Värmen som genereras bärs av blodet genom hela kroppen. Med hög värmekapacitet och värmeledningsförmåga kan cirkulerande blod intensivt värmeutbyte mellan de centrala och perifera områdena av kroppen. Temperaturen på blodet som passerar genom hudkärlen minskar med 2-3°.

Termografi är baserad på fenomenet med en ökning av intensiteten av infraröd strålning över patologiska foci (på grund av ökad blodtillförsel och metaboliska processer i dem) eller en minskning av dess intensitet i områden med minskat regionalt blodflöde och åtföljande förändringar i vävnader och organ . Detta uttrycks vanligtvis av utseendet på en "het zon". Det finns två huvudtyper av termografi: teletermografi och kontaktkolesterisk termografi.

128. Teletermografi bygger på omvandlingen av infraröd strålning från människokroppen till en elektrisk signal, som visualiseras på skärmen på en värmekamera. Känsliga fotoresistorer används som mottagningsanordningar för infraröd strålning i värmekamera.

Värmekameran fungerar enligt följande. Infraröd strålning fokuseras av ett linssystem och träffar sedan en fotodetektor, som fungerar när den kyls till –196°C. Signalen från fotodetektorn förstärks och utsätts för digital bearbetning med efterföljande överföring av den mottagna informationen till skärmen på en färgmonitor.

129. Kontakt flytande kristall termografi förlitar sig på de optiska egenskaperna hos anisotropa kolesteriska flytande kristaller, som visar sig som en förändring i färg till regnbågsfärger när de appliceras på termiskt emitterande ytor. De kallaste områdena är röda, de hetaste är blå.

Termografi av kontaktplattor med flytande kristaller används för närvarande i stor utsträckning och framgångsrikt inom olika medicinska områden, men avlägsna metoder för att registrera infraröd strålning från människokroppen har fått mycket större användning.

130. Kliniska tillämpningar av termografi. Termografisk diagnostik orsakar inte någon yttre påverkan eller olägenhet för patienten och låter dig "se" avvikelserna i det termiska mönstret på ytan av patientens hud, som är karakteristiska för många sjukdomar och fysiska störningar.

Termografi, som är en fysiologisk, ofarlig, icke-invasiv diagnostisk metod, finner sin användning i praktisk medicin för att diagnostisera ett brett spektrum av patologier: sjukdomar i bröstkörtlarna, ryggraden, lederna, sköldkörteln, ÖNH-organen, blodkärlen, levern, gallan. urinblåsa, tarmar, mage, bukspottkörtel, njurar, urinblåsa, prostatakörtel. Termografi låter dig spela in förändringar i början av utvecklingen av den patologiska processen, innan uppkomsten av strukturella förändringar i vävnader.

131. Rutherford (planetarisk) modell av atomen. Enligt denna modell är all positiv laddning och nästan all massa (mer än 99,94%) av en atom koncentrerad i atomkärnan, vars storlek är försumbar (ca 10 -13 cm) jämfört med atomens storlek (10-8 cm). Elektroner rör sig runt kärnan i slutna (elliptiska) banor och bildar atomens elektronskal. Kärnans laddning är lika i absolut värde som elektronernas totala laddning.

Nackdelar med Rutherford-modellen.

a) i Rutherford-modellen är atomen instabil

utbildning, medan erfarenhet tyder på motsatsen;

b) enligt Rutherford är strålningsspektrumet för en atom kontinuerligt, medan erfarenheten talar om strålningens diskreta natur.

132. Kvantteori om atomens struktur enligt Bohr. Baserat på idén om diskretiteten i atomens energitillstånd förbättrade Bohr Rutherfords atommodell och skapade en kvantteori om atomens struktur. Den bygger på tre postulat.

Elektroner i en atom kan inte röra sig i några banor, utan bara i banor med en mycket viss radie. I dessa banor, kallade stationära, bestäms elektronens rörelsemängd av uttrycket:

där m är elektronens massa, v är dess hastighet, r är radien för elektronbanan, n är ett heltal som kallas kvantum (n=1,2,3, ...).

Elektronernas rörelse i stationära banor åtföljs inte av strålning (absorption) av energi.

Överföring av en elektron från en stationär bana till en annan

åtföljs av emission (eller absorption) av ett energikvantum.

Värdet hn för detta kvant är lika med energiskillnaden W 1 – W 2 för atomens stationära tillstånd före och efter strålning (absorption):

hn=W 1 – W 2.

Detta förhållande kallas frekvensvillkoret.

133. Typer av spektra. Det finns tre huvudtyper av spektra: solid, line och randig.

Linjespektra

atomer. Emission orsakas av övergångar av bundna elektroner till lägre energinivåer.

Randigt spektra avges av upphetsad individ

molekyler. Strålning orsakas både av elektroniska övergångar i atomer och av vibrationsrörelserna hos själva atomerna i molekylen.

Kontinuerliga spektra emitteras av samlingar av många molekylära och atomära joner som interagerar med varandra.

Huvudrollen i strålning spelas av den kaotiska rörelsen av dessa partiklar, orsakad av hög temperatur.

134. Begreppet spektralanalys. Varje kemiskt element

avger (och absorberar) ljus med mycket specifika våglängder som är unika för detta element. Linjespektra av element erhålls genom att fotografera i spektrografer där ljus sönderdelas med hjälp av ett diffraktionsgitter. Linjespektrumet för ett element är ett slags "fingeravtryck" som gör att du exakt kan identifiera detta element baserat på våglängderna för emitterat (eller absorberat) ljus. Spektrografiska studier är en av de mest kraftfulla kemiska analysteknikerna som finns tillgängliga för oss.

Kvalitativ spektralanalys– detta är en jämförelse av de erhållna spektra med de tabellerade för att bestämma ämnets sammansättning.

Kvantitativ spektralanalys utförs med fotometri (bestämmer intensiteten) av spektrallinjer: linjernas ljusstyrka är proportionell mot mängden av ett givet element.

Spektroskopkalibrering. För att använda ett spektroskop för att bestämma våglängderna för det spektrum som studeras måste spektroskopet kalibreras, d.v.s. fastställa förhållandet mellan våglängderna för spektrallinjer och divisionerna av spektroskopskalan där de är synliga.

135. Huvudkarakteristika och tillämpningsområden för spektralanalys. Med hjälp av spektralanalys kan du bestämma både den atomära och molekylära sammansättningen av ett ämne. Spektralanalys möjliggör kvalitativ upptäckt av enskilda komponenter i det analyserade provet och kvantitativ bestämning av deras koncentration. Ämnen med mycket lika kemiska egenskaper, som är svåra eller till och med omöjliga att analysera med kemiska metoder, bestäms lätt spektralt.

Känslighet spektralanalys är vanligtvis mycket hög. Direkt analys uppnår en känslighet på 10 -3 - 10 -6%. Fart Spektralanalys överskrider vanligtvis avsevärt analyshastigheten som utförs med andra metoder.

136. Spektralanalys i biologi. Den spektroskopiska metoden för att mäta ämnens optiska aktivitet används i stor utsträckning för att bestämma strukturen hos biologiska objekt. När man studerar biologiska molekyler mäts deras absorptionsspektra och fluorescens. Färgämnen som fluorescerar under laserexcitation används för att bestämma väteindex och jonstyrka i celler, samt för att studera specifika områden i proteiner. Med hjälp av resonant Raman-spridning undersöks cellernas struktur och konformationen av protein- och DNA-molekyler bestäms. Spektroskopi spelade en viktig roll i studiet av fotosyntes och synens biokemi.

137. Spektralanalys i medicin. Det finns mer än åttio kemiska grundämnen i människokroppen. Deras interaktion och ömsesidiga inflytande säkerställer processerna för tillväxt, utveckling, matsmältning, andning, immunitet, hematopoiesis, minne, befruktning, etc.

För diagnos av mikro- och makroelement, såväl som deras kvantitativa obalans, är hår och naglar det mest fertila materialet. Varje hårstrå lagrar integrerad information om mineralmetabolismen i hela organismen under hela dess tillväxtperiod. Spektralanalys ger fullständig information om mineralbalansen under lång tid. Vissa giftiga ämnen kan endast detekteras med denna metod. Som jämförelse: med konventionella metoder kan du bestämma förhållandet mellan mindre än tio mikroelement vid testtillfället med hjälp av ett blodprov.

Resultaten av spektralanalys hjälper läkaren att diagnostisera och söka efter orsaken till sjukdomar, identifiera dolda sjukdomar och predisposition för dem; låter dig förskriva mediciner mer exakt och utveckla individuella system för att återställa mineralbalansen.

Det är svårt att överskatta betydelsen av spektroskopiska metoder inom farmakologi och toxikologi. I synnerhet gör de det möjligt att analysera prover av farmakologiska läkemedel under deras validering, samt att identifiera förfalskade läkemedel. Inom toxikologi tillät ultraviolett och infraröd spektroskopi identifiering av många alkaloider från Stas-extrakt.

138. LjusstyrkaÖverdriven strålning av en kropp vid en given temperatur, med en varaktighet som avsevärt överstiger perioden för de emitterade ljusvågorna, kallas.

Fotoluminescens. Luminescens orsakad av fotoner kallas fotoluminescens.

Kemiluminescens. Luminescens som åtföljer kemiska reaktioner kallas kemiluminescens.

139. Luminescensanalys baserat på att observera luminescensen hos föremål i syfte att studera dem; används för att upptäcka de inledande stadierna av matförstöring, sortera farmakologiska läkemedel och diagnostisera vissa sjukdomar.

140. Fotoelektrisk effekt kallas pullout-fenomenet

elektroner från ett ämne under påverkan av ljus som infaller på det.

På extern fotoelektrisk effekt en elektron lämnar ytan av ett ämne.

På intern fotoelektrisk effekt elektronen är befriad från sina bindningar med atomen, men förblir inne i ämnet.

Einsteins ekvation:

där hn är fotonens energi, n är dess frekvens, A är elektronens arbetsfunktion, är den emitterade elektronens kinetiska energi, v är dess hastighet.

Lagarna för den fotoelektriska effekten:

Antalet fotoelektroner som emitteras från metallytan per tidsenhet är proportionell mot ljusflödet som infaller på metallen.

Maximal initial kinetisk energi för fotoelektroner

bestäms av frekvensen av det infallande ljuset och beror inte på dess intensitet.

För varje metall finns en röd gräns för den fotoelektriska effekten, d.v.s. den maximala våglängden l 0 vid vilken den fotoelektriska effekten fortfarande är möjlig.

Den externa fotoelektriska effekten används i fotomultiplikatorrör (PMT) och elektronoptiska omvandlare (EOC). PMT:er används för att mäta lågintensiva ljusflöden. Med deras hjälp kan svag bioluminescens upptäckas. Bildförstärkarrör används inom medicin för att förbättra ljusstyrkan på röntgenbilder; i termografi – för att omvandla kroppens infraröda strålning till synlig strålning. Dessutom används fotoceller i tunnelbanan vid passering av vändkors, på moderna hotell, flygplatser m.m. för automatisk öppning och stängning av dörrar, för att automatiskt tända och släcka gatubelysning, för att bestämma belysning (luxmätare) etc.

141. Röntgenstrålningär elektromagnetisk strålning med en våglängd från 0,01 till 0,000001 mikron. Det gör att den fosforbelagda skärmen lyser och emulsionen svärtar, vilket gör den lämplig för fotografering.

Röntgenstrålar produceras när elektroner plötsligt stannar när de träffar anoden i ett röntgenrör. Först accelereras elektronerna som emitteras av katoden med en accelererande potentialskillnad till hastigheter av storleksordningen 100 000 km/s. Denna strålning, som kallas bremsstrahlung, har ett kontinuerligt spektrum.

Intensiteten av röntgenstrålning bestäms av den empiriska formeln:

där I är strömstyrkan i röret, U är spänningen, Z är serienumret på atomen i antikatodämnet, k är konst.

Röntgenstrålning som härrör från retardation av elektroner kallas "bremsstrahlung".

Kortvågig röntgenstrålning är generellt sett mer genomträngande än långvågig röntgenstrålning och kallas tuff, och långvåg – mjuk.

Vid höga spänningar i röntgenröret, tillsammans med

röntgenstrålar med ett kontinuerligt spektrum producerar röntgenstrålar med ett linjespektrum; den senare är överlagrad på det kontinuerliga spektrumet. Denna strålning kallas karakteristisk, eftersom varje ämne har sitt eget, karakteristiska linjeröntgenspektrum (ett kontinuerligt spektrum från anodämnet och bestäms endast av spänningen på röntgenröret).

142. Egenskaper hos röntgenstrålning. Röntgenstrålar har alla egenskaper som kännetecknar ljusstrålar:

1) avviker inte i elektriska och magnetiska fält och bär därför ingen elektrisk laddning;

2) ha en fotografisk effekt;

3) orsaka gasjonisering;

4) kapabel att orsaka luminescens;

5) kan brytas, reflekteras, ha polarisering och ge fenomenet interferens och diffraktion.

143. Moseleys lag. Eftersom atomer av olika ämnen har olika energinivåer beroende på deras struktur, beror spektra av karakteristisk strålning på strukturen hos atomerna i anodämnet. De karakteristiska spektra skiftar mot högre frekvenser med ökande kärnladdning. Detta mönster är känt som Moseleys lag:

där n är frekvensen för spektrallinjen, Z är serienumret för det emitterande elementet, A och B är konstanter.

144. Interaktion mellan röntgenstrålar och materia. Beroende på förhållandet mellan fotonenergi e och joniseringsenergi A äger tre huvudprocesser rum.

Koherent (klassisk) spridning. Spridning av långvågig röntgenstrålning sker huvudsakligen utan att våglängden ändras, och kallas koherent . Det uppstår om fotonenergin är mindre än joniseringsenergin: 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.

Osammanhängande spridning (Compton-effekt). År 1922 A.Kh. Compton, som observerade spridningen av hårda röntgenstrålar, upptäckte en minskning av den spridda strålens penetreringskraft jämfört med den infallande strålen. Detta innebar att våglängden på de spridda röntgenstrålarna var längre än de infallande röntgenstrålarna. Spridning av röntgenstrålar med en förändring i våglängd kallas inkoherent, och själva fenomenet kallas för Compton-effekten.

Fotoeffekt. I den fotoelektriska effekten absorberas röntgenstrålar av en atom, vilket gör att en elektron stöts ut och atomen joniseras (fotojonisering). Om fotonenergin är otillräcklig för jonisering, kan den fotoelektriska effekten manifestera sig i excitation av atomer utan emission av elektroner.

Joniserande effekt Röntgenstrålning visar sig i en ökning av elektrisk ledningsförmåga under påverkan av röntgenstrålar. Denna egenskap används i dosimetri för att kvantifiera effekten av denna typ av strålning.

145. Röntgenluminescens kallas glöden av ett antal ämnen under röntgenbestrålning. Denna glöd av platina-synoxidbarium gjorde att Roentgen kunde upptäcka strålarna. Detta fenomen används för att skapa speciella lysande skärmar för visuell observation av röntgenstrålar, ibland för att förstärka effekten av röntgenstrålar på en fotografisk platta, vilket gör att dessa strålar kan registreras.

146. Röntgenabsorption beskrivs av Bouguers lag:

F = F 0 e - m x,

där m är den linjära dämpningskoefficienten,

x är tjockleken på ämnesskiktet,

F 0 – intensiteten av infallande strålning,

F är intensiteten av transmitterad strålning.

147. Röntgenstrålningens inverkan på kroppen. Även om strålningsexponeringen vid röntgenundersökningar är liten, kan de leda till förändringar i cellers kromosomapparat - strålningsmutationer. Därför måste röntgenundersökningar regleras.

148. Röntgendiagnostik. Röntgendiagnostik bygger på selektiv absorption av röntgenstrålning av vävnader och organ.

149. Röntgen. Under fluoroskopi erhålls en bild av det genomlysande föremålet på en fluoroskopisk skärm. Tekniken är enkel och ekonomisk; den låter dig observera rörelsen av organ och rörelsen av kontrastmaterial i dem. Men det har också nackdelar: efter det finns inget dokument kvar som skulle kunna diskuteras eller övervägas i framtiden. Små bilddetaljer är svåra att se på skärmen. Fluoroskopi är förknippat med en mycket större strålningsexponering för patienten och läkaren än radiografi.

150. Radiografi. Vid radiografi riktas en stråle av röntgenstrålar mot den del av kroppen som undersöks. Strålningen som passerar genom människokroppen träffar filmen, på vilken en bild erhålls efter bearbetning.

151. Elektroradiografi. I den träffar en stråle av röntgenstrålning som passerar genom patienten en selenplatta laddad med statisk elektricitet. I det här fallet ändrar plattan sin elektriska potential, och en latent bild av elektriska laddningar visas på den.

Den största fördelen med metoden är möjligheten att snabbt få ett stort antal högkvalitativa bilder utan att förbruka röntgenfilm som innehåller dyra silverföreningar och utan den "våta" fotografiska processen.

152. Fluorografi. Dess princip är att fotografera en röntgenbild från en skärm till en liten rullfilm. Den används för massundersökningar av befolkningen. Fördelarna med metoden är snabbhet och effektivitet.

153. Konstgjord kontrast av organ. Metoden bygger på

införande i kroppen av ofarliga ämnen som absorberar

Röntgenstrålning är mycket starkare eller omvänt mycket svagare än det organ som undersöks. Till exempel rekommenderas patienten att ta en vattenhaltig suspension av bariumsulfat. I det här fallet visas en skugga av en kontrastmassa som ligger i maghålan på bilden. Genom skuggans position, form, storlek och kontur kan man bedöma magsäckens läge, formen och storleken på dess hålighet.

Jod används för att kontrastera sköldkörteln. Gaser som används för detta ändamål är syre, dikväveoxid och koldioxid. Endast dikväveoxid och koldioxid kan injiceras i blodomloppet, eftersom de, till skillnad från syre, inte orsakar gasemboli.

154. Röntgenbildförstärkare. Ljusstyrkan på glöden som omvandlar röntgenstrålning till synligt ljus från den fluorescerande skärmen, som radiologen använder när han utför fluoroskopi, är hundradelar av candela per kvadratmeter (candelas - ljus). Detta motsvarar ungefär månskenets ljusstyrka en molnfri natt. Vid sådan belysning arbetar det mänskliga ögat i skymningsläge, där små detaljer och svaga kontrastskillnader är extremt dåligt särskiljda.

Det är omöjligt att öka skärmens ljusstyrka på grund av en proportionell ökning av patientens stråldos, vilket ändå inte är ofarligt.

Förmågan att eliminera detta hinder tillhandahålls av röntgenbildförstärkare (XI), som kan öka bildernas ljusstyrka tusentals gånger genom att upprepade gånger accelerera elektroner med hjälp av ett externt elektriskt fält. Förutom att öka ljusstyrkan kan URI:er minska stråldosen avsevärt under forskning.

155. Angiografi– metod för kontraststudie av blodkärl

ett system där en radiolog under visuell röntgenkontroll med hjälp av URI och TV för in ett tunt elastiskt rör - en kateter - i en ven och riktar den tillsammans med blodflödet till nästan vilket område som helst av kroppen, även till hjärtat. Sedan, i rätt ögonblick, injiceras en röntgentät vätska genom katetern och samtidigt tas en serie bilder som följer varandra i hög hastighet.

156. Digital metod för informationsbehandling. Elektriska signaler är den lämpligaste formen för efterföljande bildbehandling. Ibland är det fördelaktigt att framhäva en linje i en bild, markera en kontur eller ibland markera en struktur. Bearbetning kan utföras med både elektroniska analoga och digitala metoder. För digitala bearbetningsändamål omvandlas analoga signaler till diskret form med hjälp av analog-till-digital-omvandlare (ADC) och skickas till datorn i denna form.

Ljusbilden som erhålls på den fluoroskopiska skärmen förstärks av en elektron-optisk omvandlare (EOC) och kommer in genom det optiska systemet vid ingången på TT-tv-röret och förvandlas till en sekvens av elektriska signaler. Med hjälp av ADC:n utförs sampling och kvantisering, och sedan inspelning i digitalt direktminne - RAM och bearbetning av bildsignaler enligt specificerade program. Den konverterade bilden omvandlas återigen till analog form med hjälp av en DAC digital-till-analog-omvandlare och visas på skärmen på videostyrenheten VKU i en gråskalevisning.

157. Färgkodning av svartvita bilder. De flesta introskopiska bilder är monokroma, det vill säga saknar färg. Men normal mänsklig syn är färg. För att fullt ut kunna utnyttja ögats krafter är det i vissa fall vettigt att på konstgjord väg färglägga våra introskopiska bilder i det sista skedet av deras transformation.

När ögat uppfattar färgbilder,

ytterligare bildfunktioner som underlättar analys. Detta

nyans, färgmättnad, färgkontrast. I färg ökar synligheten av detaljer och ögats kontrastkänslighet många gånger.

158. Röntgenterapi. Röntgenstrålning används för strålbehandling vid behandling av en rad sjukdomar. Indikationerna och taktiken för strålbehandling liknar på många sätt metoderna för gammaterapi.

159. Tomografi. Bilden av ett organ eller patologisk formation av intresse för läkaren är överlagd med skuggor av angränsande organ och vävnader som ligger längs röntgenstrålen.

Kärnan i tomografi är att under fotograferingsprocessen

Röntgenröret rör sig i förhållande till patienten och ger skarpa bilder endast av de detaljer som ligger på ett givet djup. Således är tomografi en lager-för-lager röntgenstudie.

160. Laserstrålning– är en sammanhängande identiskt riktad

strålning från många atomer skapar en smal stråle av monokromatiskt ljus.

För att en laser ska börja fungera är det nödvändigt att omvandla ett stort antal atomer av dess arbetsämne till ett exciterat (metastabilt) tillstånd. För att göra detta överförs elektromagnetisk energi till arbetsämnet från en speciell källa (pumpningsmetod). Efter detta kommer nästan samtidiga påtvingade övergångar av alla exciterade atomer till det normala tillståndet att börja i arbetssubstansen med emission av en kraftfull stråle av fotoner.

161. Tillämpning av laser i medicin.Högenergilasrar

används som laserskalpell inom onkologi. I detta fall uppnås rationell excision av tumören med minimal skada på omgivande vävnader, och operationen kan utföras nära hjärnstrukturer med stor funktionell betydelse.

Blodförlust vid användning av en laserstråle är mycket mindre, såret är helt steriliserat och svullnaden i den postoperativa perioden är minimal.

Lasrar är särskilt effektiva vid ögonmikrokirurgi. Den möjliggör behandling av glaukom genom att "genomtränga" mikroskopiska hål med sin stråle för utflöde av intraokulär vätska. Laser används för icke-kirurgisk behandling av näthinneavlossning.

Lågenergi laserstrålning har en antiinflammatorisk, smärtstillande effekt, ändrar vaskulär ton, förbättrar metaboliska processer etc.; det används i specialterapi inom olika medicinområden.

162. Effekt av laser på kroppen. Laserstrålningens påverkan på kroppen liknar på många sätt effekten av elektromagnetisk strålning i det synliga och infraröda området. På molekylär nivå leder en sådan effekt till en förändring i energinivåerna för molekyler av levande materia, deras stereokemiska omarrangemang och koagulering av proteinstrukturer. De fysiologiska effekterna av laserexponering är förknippade med den fotodynamiska effekten av fotoreaktivering, effekten av stimulering eller hämning av biologiska processer, förändringar i funktionstillståndet hos både individuella system och kroppen som helhet.

163. Användning av lasrar i biomedicinsk forskning. Ett av huvudområdena för laserdiagnostik är spektroskopi av kondenserad materia, vilket möjliggör analys av biologiska vävnader och deras visualisering på cellulära, subcellulära och molekylära nivåer.

Öka mikroskop definieras som produkten av objektivförstoringen och okularförstoringen. Typiska forskningsmikroskop har en okularförstoring på 10 och en objektivförstoring på 10, 45 och 100. Följaktligen sträcker sig förstoringen av ett sådant mikroskop från 100 till 1000. Vissa mikroskop har en förstoring på upp till 2000. Även högre förstoring gör det inte vettigt, eftersom upplösningen inte förbättras. Tvärtom försämras bildkvaliteten.

Formel för mikroskopförstoring

Bildkvaliteten bestäms mikroskopupplösning, dvs. det minsta avstånd vid vilket optiken i ett mikroskop separat kan skilja två tätt åtskilda punkter. upplösningen beror på den numeriska bländaren för objektivet, kondensorn och våglängden på ljuset som belyser provet. Den numeriska bländaren (öppningen) beror på vinkelöppningen och brytningsindexet för mediet som finns mellan objektivets främre lins och kondensorn och provet.

Förutom systemets upplösning kännetecknar den numeriska bländaren linsens bländare: ljusintensiteten per enhet bildarea är ungefär lika med kvadraten på NA. NA-värdet är ungefär 0,95 för ett bra objektiv. Mikroskopet är vanligtvis dimensionerat så att dess totala förstoring är cirka 1000 NA.

Upplösningsgräns– minsta avstånd. Mellan två tätt placerade punkter på ett föremål, synliga genom ett mikroskop (uppfattas som två punkter).

Öppning (Latin apertura - hål) i optik - en egenskap hos en optisk enhet som beskriver dess förmåga att samla in ljus och motstå diffraktionsoskärpa av bilddetaljer. Beroende på typen av optiskt system kan denna egenskap vara en linjär eller vinkeldimension. Bland delarna i en optisk anordning utmärks i regel ett så kallat aperturbländarbländare, som starkast begränsar diametrarna för de ljusstrålarna som passerar genom det optiska instrumentet. Ofta spelas rollen för ett sådant bländare av ramen eller helt enkelt kanterna på ett av de optiska elementen (linser, speglar, prismor).

Vinkelöppning - vinkeln mellan de yttre strålarna av en konisk ljusstråle vid ingången (utgången) av det optiska systemet.

Numerisk bländare -är lika med produkten av brytningsindexet för mediet mellan objektet och linsen och sinus för bländarvinkeln. Det är detta värde som mest bestämmer både bländarförhållandet och upplösningen för mikroskoplinsen. För att öka den numeriska öppningen för objektiv i mikroskopi fylls utrymmet mellan objektivet och täckglaset med nedsänkningsvätska.

Hörn Objektiv bländare är den maximala vinkeln (AOB) vid vilken strålar som passerar genom provet kan komma in i linsen. Numerisk bländare linsen är lika med produkten av sinusen för halva vinkelbländaren och brytningsindexet för mediet som är placerat mellan glasskivan och linsens främre lins. N.A. = n sinα där, N.A. - numerisk bländare; n är brytningsindexet för mediet mellan provet och linsen; sinα är sinus för vinkeln α lika med halva vinkeln AOB i diagrammet.

Numerisk bländare linser är alltid graverade på sina bågar.

Mikroskopets upplösning beror också på kondensorns öppning. Om vi anser att kondensorns bländare är lika med objektivets bländare, så har upplösningsformeln formen R=λ/2NA, där R är upplösningsgränsen; λ - våglängd; N.A - numerisk bländare. Från denna formel är det tydligt att när det observeras i synligt ljus (grön del av spektrumet - λ = 550 nm), kan upplösningen (upplösningsgränsen) för mikroskopet inte vara > 0,2 µm

Nedsänkning (från latin immersio - immersion) - en vätska som fyller utrymmet mellan observationsobjektet och en speciell nedsänkningslins (kondensor och glasskiva). Tre typer av nedsänkningsvätskor används huvudsakligen: oljedoppning (MI/Oil), vattensänkning (WI/W) och glycerolnedsänkning (GI/Glyc), där den senare huvudsakligen används i ultraviolett mikroskopi.

Nedsänkning används i fall där det är nödvändigt att öka upplösningen av ett mikroskop eller dess användning krävs av den tekniska processen för mikroskopi. Det händer:

1. öka synligheten genom att öka skillnaden i brytningsindex för mediet och föremålet;

2. att öka djupet på det betraktade lagret, vilket beror på mediets brytningsindex.

Dessutom kan nedsänkningsvätska minska mängden ströljus genom att eliminera bländning från motivet. Detta eliminerar den oundvikliga förlusten av ljus när det kommer in i linsen.

Brytning av ljus - en förändring i ljusstrålars riktning i ett medium med ett rumsligt varierande brytningsindex n. Vanligtvis termen "R." Med." används för att beskriva utbredningen av optisk fiber. strålning i inhomogena medier med jämnt varierande n från punkt till punkt (banorna för ljusstrålar i sådana medier är jämnt krökta linjer). En skarp förändring av strålarnas riktning vid gränsytan mellan två homogena medier med olika n brukar kallas. brytning av ljus. Atm. Inom optik och glasögonoptik används traditionellt termen "brytning". Eftersom atmosfären är ett heterogent medium, på grund av R. s. det sker en förskjutning i himlakropparnas skenbara position i förhållande till den sanna, vilket måste beaktas inom astronomi. R.s. i atmosfären bör också beaktas vid geodetisk. mätningar. R.s. är orsaken till hägringar. Fenomenet R. s. låter dig visualisera optisk inhomogeniteter i fasta, flytande och gasformiga medier.

Refraktometer och jag ( från lat. refractus - bruten och grekisk. metreo - mått) är en metod för att studera ämnen baserad på att bestämma brytningsindex (koefficient) för brytning (brytning) och några av dess funktioner. Refraktometri (refraktometrisk metod) används för att identifiera kemiska föreningar, kvantitativ och strukturell analys och bestämma ämnens fysikaliska och kemiska parametrar.

Brytningsindex n är förhållandet mellan ljusets hastighet i det omgivande mediet. För vätskor och fasta ämnen bestäms n vanligtvis i förhållande till luft och för gaser - i förhållande till vakuum. Värdena på n beror på våglängden l för ljus och temperatur, som anges i nedsänkt respektive upphöjd. Refraktometrimetoder delas in i två stora grupper: objektiva och subjektiva. Trots den obestridliga fördelen med objektiva metoder, slutar varje objektiv studie som regel med korrigering med subjektiva metoder. Det finns två undergrupper av objektiva refraktometrimetoder:

1. Objektiv i förhållande till patienten och subjektiv i förhållande till läkare. Ett exempel är skiaskopi, vars objektiva data kan erhållas genom en subjektiv bedömning av en läkare av patientens skiaskopiska reflex.2. Mål i förhållande till både ämnet och forskaren, implementerat med hjälp av en refraktometrisk maskin.

Polarisering av ljus- fysiskt optiska egenskaper strålning, som beskriver ljusvågornas transversella anisotropi, d.v.s. icke-ekvivalens av sönderdelning. riktningar i ett plan vinkelrätt mot ljusstrålen. Varelser betydelse för förståelsen P. s. hade sin manifestation i effekterna ljusstörningar och i synnerhet det faktum att två ljusstrålar med ömsesidigt vinkelräta polarisationsplan inte direkt stör. P.S. fann naturligt förklaring i el.-magn. theory of light, utvecklad 1865-73 av J. C. Maxwell, senare inom kvantelektrodynamiken.

Termen vågpolarisering introducerades av Malus i relation till tvärgående mekaniska vågor

För tar emot polariserat ljus och dess upptäckt, det finns speciella fysiska enheter som kallas polarisatorer i det första fallet och analysatorer i det andra. De är vanligtvis konstruerade på samma sätt.Det finns flera sätt att få fram och analysera polariserat ljus.

1. Polarisering med polaroid. Polaroider är celluloidfilmer belagda med ett tunt lager av nodkininsulfatkristaller. Användningen av polaroider är för närvarande den vanligaste metoden för att polarisera ljus.

2. Polarisering genom reflektion. Om en naturlig ljusstråle faller på en svartpolerad yta är den reflekterade strålen delvis polariserad. Som polarisator och analysator kan användas spegel eller ganska välpolerat vanligt fönsterglas, svärtat på ena sidan med asfaltlack, Polarisationsgraden är större ju mer korrekt infallsvinkeln bibehålls. För glas är infallsvinkeln 57°.

3. Polarisering genom refraktion. Ljusstrålen polariseras inte bara vid reflektion utan också på

refraktion. I detta fall används en stack som polarisator och analysator

10-15 tunna glasplattor hopvikta, placerade i en vinkel på 57° mot ljusstrålarna som faller in på dem.

Prisma Nicolas (förkortning Nicole) är en polariserande anordning, vars funktionsprincip är baserad på effekterna av dubbelbrytning och total inre reflektion Nicolas-prisman består av två identiska triangulära prismor gjorda av isländsk sparre, limmade ihop med ett tunt lager Kanadabalsam. Prismorna är bearbetade så att änden är avfasad i en vinkel på 68° i förhållande till riktningen för det genomsläppta ljuset, och de limmade sidorna bildar en rät vinkel mot ändarna. I detta fall är kristallens optiska axel ( AB) är i en vinkel på 64° med ljusets riktning.

Prismats fulla polarisationsöppning är 29°. Ett särdrag hos prismat är förändringen i riktningen av den framträdande strålen när prismat roterar, på grund av brytningen av prismats avfasade ändar. Prismat kan inte användas för ultraviolett polarisering, eftersom kanadensisk balsam absorberar ultraviolett ljus. Ljus med godtycklig polarisation, som passerar genom prismats ände, upplever dubbelbrytning, delas upp i två strålar - en vanlig strålar som har ett horisontellt polarisationsplan ( A.O.) och extraordinärt, med ett vertikalt polarisationsplan ( AE). Därefter upplever den vanliga strålen total intern reflektion på bindningsplanet och går ut genom sidoytan. The Extraordinary kommer ut obehindrat genom den motsatta änden av prismat.

Brewsters lag - en optiklag som uttrycker förhållandet mellan brytningsindex och vinkeln vid vilken ljus som reflekteras från gränsytan kommer att vara fullständigt polariserat i ett plan vinkelrätt mot infallsplanet, och den brytande strålen är delvis polariserad i infallsplanet, och polariseringen av den brutna strålen når sitt högsta värde. Det är lätt att fastställa att i detta fall är de reflekterade och brutna strålarna inbördes vinkelräta. Motsvarande vinkel kallas Brewsters vinkel.

Detta optiska fenomen är uppkallat efter den skotske fysikern David Brewster, som upptäckte det 1815.

Brewsters lag : , Var n 12 - brytningsindex för det andra mediet i förhållande till det första, θ Br- infallsvinkel (Brewster-vinkel).

När det reflekteras från en platta vid Brewster-vinkeln är intensiteten av linjärt polariserat ljus mycket låg (cirka 4% av intensiteten hos den infallande strålen). Därför, för att öka intensiteten hos det reflekterade ljuset (eller för att polarisera ljuset som sänds in i glaset i ett plan parallellt med infallsplanet), används flera bundna plattor, vikta till en stapel - Stoletovs fot. Det är lätt att spåra vad som händer på ritningen. Låt en ljusstråle falla på toppen av din fot. En helt polariserad stråle kommer att reflekteras från den första plattan (ca 4% av den ursprungliga intensiteten), en helt polariserad stråle kommer också att reflekteras från den andra plattan (ca 3,75% av den ursprungliga intensiteten) och så vidare. I detta fall kommer strålen som kommer ut från botten av stapeln att bli alltmer polariserad i ett plan parallellt med infallsplanet när plattor läggs till. fullständig brytningär viktigt för radiokommunikation: de flesta piskantenner utstrålar vertikalt polariserade vågor. Således, om en våg träffar gränssnittet (mark, vatten eller jonosfär) vid Brewster-vinkeln, kommer det inte att finnas någon reflekterad våg, och följaktligen kommer det inte att finnas någon kanal.

Malus lag - beroende av intensiteten av linjärt polariserat ljus efter dess passage genom polarisatorn på vinkeln mellan polarisationsplanen för det infallande ljuset och polarisatorn, där jag 0 - intensitet av ljus som faller in på polarisatorn, jag- intensitet av ljus som kommer ut från polarisatorn. Ljus med en annan (icke-linjär) polarisation kan representeras som summan av två linjärt polariserade komponenter, för var och en av vilka Malus lag gäller. Enligt Malus lag beräknas intensiteten av genomsläppt ljus i alla polarisationsapparater, till exempel i polarisationsfotometrar och spektrofotometrar. Reflektionsförluster, beroende på och inte beaktas av Malus-lagen, bestäms ytterligare.

Optiskt aktiva substanser , miljöer med naturliga optisk aktivitet. O.-a. V. är indelade i 2 typer. De som tillhör den 1:a av dem är optiskt aktiva i alla aggregationstillstånd (socker, kamfer, vinsyra), de som tillhör den 2:a är aktiva endast i den kristallina fasen (kvarts, cinnober). I ämnen av den första typen beror optisk aktivitet på den asymmetriska strukturen hos deras molekyler, av den andra typen - genom den specifika orienteringen av molekyler (joner) i de elementära cellerna i kristallen (asymmetri i kraftfältet som förbinder partiklar i kristallgittret). Kristaller av O.-a. V. finns alltid i två former - höger och vänster; i detta fall är den högra kristallens gitter spegelsymmetriskt mot den vänstras gitter och kan inte rymdligt kombineras med det (så kallade enantiomorfa former, se Enantiomorfism). Optisk aktivitet hos höger och vänster form av O.-a. V. Typ 2 har olika tecken (och är lika i absolut värde under samma yttre förhållanden), därför kallas de optiska antipoder (ibland kallas O.-a.v. kristaller av typ 1 också på detta sätt ).

Rotation av polarisationsplanet ljus - förenat av en vanlig fenomenologisk manifestation av en grupp effekter som består av rotation polarisationsplan transversell våg som ett resultat av interaktion med ett anisotropt medium. Naib. Effekterna förknippade med V.p.p. är välkända. ljus, även om liknande fenomen observeras i andra regioner av det elektromagnetiska spektrumet. vågor (särskilt i mikrovågsområdet), såväl som i akustik, partikelfysik, etc.V. p.p. beror vanligtvis på skillnaden i koefficienter. brytning av mediet för två cirkulärt polariserade (i höger och vänster cirkel) vågor (den så kallade cirkulära anisotropin) och beskrivs i det allmänna fallet av en axiell tensor av andra rangen, som förbinder den axiella vektorn för rotationsvinkeln för polarisationsplanet med den polära vågvektorn. I ett medium som endast har cirkulär anisotropi kan en linjärt polariserad våg sönderdelas till två normala cirkulärt polariserade vågor med samma amplitud (se. Normala fluktuationer), bestämmer fasskillnaden mellan dem azimuten för polarisationsplanet för den totala vågen. I homogena medier med cirkulär anisotropi beror polarisationsvinkeln linjärt på längden på banan i mediet. Cirkulär anisotropi kan vara antingen naturlig (spontan, inneboende i miljön i ostört tillstånd) eller artificiell, inducerad av yttre faktorer. inflytande. I det andra fallet kan cirkulär asymmetri orsakas av asymmetrin hos den störande påverkan eller de kombinerade symmetriegenskaperna hos mediet och störningen

Rotationsvinkel. Ljusstrålen kan vara naturlig och polariserad. I en naturlig ljusstråle uppstår vektoroscillationer på ett oordnat sätt.

Polariserade ljusstrålar är i sin tur uppdelade i linjärt polariserade, när vibrationer uppstår i en rak linje vinkelrätt mot strålen; cirkulärt polariserad, när änden av vektorn beskriver en cirkel i ett plan vinkelrätt mot strålens riktning, och elliptiskt polariserad, där svängningarna sker längs en ellips.

Planet i vilket svängningar uppstår i en planpolariserad stråle kallas svängningsplanet.

Planet som går genom den polariserade strålens riktning och vinkelrätt mot svängningsplanet kallas polarisationsplanet.

Ljusvågor kan polariseras med hjälp av polarisatorenheter (Polaroid, turmalinplatta, Nicole, etc.).

Elena 3013

Den här artikeln kommer att diskutera förstoringen av ett mikroskop, måttenheterna för denna kvantitet och metoder för att visuellt bestämma enhetens upplösningsförmåga. Vi kommer också att prata om standardparametrarna för detta värde och metoder för att beräkna ökningen för en specifik typ av arbete.

Oftast anges huvudeffektparametrarna för ett mikroskop på linskroppen. Skruva loss linsen och inspektera den. Du kan se två tal skrivna som bråk. Den första är förstoring, den andra är numerisk bländare.

Bländaren kännetecknar enhetens förmåga att samla ljus och producera en tydlig bild. Linsen kan också indikera längden på röret och tjockleken på täckglaset som krävs för jobbet.

Allt om mikroskopförstoring

Förstoringen mäts i multipler (x). Relationen mellan okular-linssystemet avgör helt dess betydelse. Produkten av förstoringen av okularet och objektivet berättar om den arbetsförstoring som ett givet mikroskop skapar. Den totala förstoringens beroende av linsförstoringen är uppenbar. Baserat på styrka delas linser in i följande grupper:

Liten (högst 10x);

Medium (upp till 50x);

Stor (över 50x);

Extra stor (mer än 100x).

Det maximala objektivförstoringsvärdet för ett optiskt mikroskop är 2000x. Okularvärdet är vanligtvis 10x och ändras sällan. Men linsens förstoring varierar kraftigt (från 4 till 100x och 2000x).

När du väljer ett mikroskop måste du överväga vem som ska använda det och vilken maximal förstoring som kan behövas. Till exempel räcker 200x för en förskolebarn, skol- och universitetsmikroskop har en förstoring på 400-1000x. Men forskningsapparaten bör ge minst 1500-2000x. Detta värde gör att du kan arbeta med bakterier och små cellulära strukturer.

Priser i webbutiker:




	Oksar.ru-Moskva	900 R


Fler erbjudanden

Enhetsupplösning

Vad bestämmer klarheten och kvaliteten på bilden som produceras av ett mikroskop? Detta påverkas av enhetens upplösning. För att beräkna denna kvantitet måste du hitta kvoten för ljusvåglängden och två numeriska öppningar. Därför bestäms det av kondensorn och mikroskoplinsen. Vi påminner dig om att det numeriska bländarvärdet kan ses på linshylsan. Ju högre den är, desto bättre upplösning har enheten.

Det optiska mikroskopet har en upplösningsgräns på 0,2 mikron. Detta är det minsta avståndet till bilden när alla punkter på objektet är urskiljbara.

Användbar mikroskopförstoring

Vi pratar om användbar förstoring när forskarens öga fullt ut utnyttjar mikroskopets upplösningsförmåga. Detta uppnås genom att observera föremålet i den maximalt tillåtna vinkeln. Den användbara förstoringen beror bara på den numeriska bländaren och typen av objektiv. Vid beräkningen ökar den numeriska bländaren med 500-1000 gånger.

En torr lins (endast luft mellan objektet och linsen) skapar en användbar förstoring på 1000x, d.v.s. NA är 1.

En immersionslins (ett lager av immersionsmedium mellan objektet och linsen) skapar en användbar förstoring på 1250x, d.v.s. den numeriska bländaren är 1,25.

En suddig eller suddig bild indikerar att den användbara förstoringen är större eller mindre än ovanstående värden. Att öka eller minska det angivna värdet försämrar avsevärt mikroskopets prestanda.

I den här artikeln pratade vi om de viktigaste egenskaperna hos ett optiskt mikroskop och metoder för att beräkna dem. Vi hoppas att denna information kommer att vara användbar när du arbetar med denna komplexa enhet.

berätta för vänner

Mikroskop används för att upptäcka och studera mikroorganismer. Ljusmikroskop är designade för att studera mikroorganismer som är minst 0,2 mikron stora (bakterier, protozoer, etc.) och elektroniska mikroskop är designade för att studera mindre mikroorganismer (virus) och de minsta strukturerna av bakterier.
Modern ljusmikroskop- Det är komplexa optiska instrument, vars hantering kräver vissa kunskaper, färdigheter och stor omsorg.
Ljusmikroskop är indelade i student, arbete, laboratorium och forskning, olika i design och optik. Hemmikroskop (Biolam, Bimam, Mikmed) har beteckningar som anger vilken grupp de tillhör (S - student, R - arbetare, L - laboratorium, I - forskning), utrustningen indikeras med ett nummer.

Ett mikroskop har mekaniska och optiska delar.
TILL mekanisk del inkluderar: ett stativ (bestående av en bas och en rörhållare) och ett rör monterat på det med en revolver för att fästa och byta linser, ett bord för förberedelse, anordningar för att fästa en kondensor och ljusfilter, samt mekanismer inbyggda i stativet för grovt (makromekanism, makroskruv) och fint
(mikromekanism, mikroskruv) flyttar objektbordet eller rörhållaren.
Optisk del Mikroskopet representeras av objektiv, okular och ett belysningssystem, som i sin tur består av en Abbe-kondensor placerad under scenen, en spegel med en platt och konkav sida, samt en separat eller inbyggd belysning. Linserna skruvas in i revolvern, och motsvarande okular, genom vilken bilden observeras, installeras på motsatt sida av röret. Det finns monokulära (med ett okular) och binokulära (med två identiska okular) rör.

Schematiskt diagram av ett mikroskop och belysningssystem

1. Ljuskälla;
2. Samlare;
3. Irisfältmembran;
4. Spegel;
5. Irisöppningsmembran;
6. Kondensor;
7. Läkemedel;
7". Förstorad verklig mellanbild av preparatet, bildad av: lins;
7"". Förstorad virtuell slutlig bild av provet sett genom okularet;
8. Lins;
9. Linsutgångsikon;
10. Okularets fältmembran;
11. Okular;
12. Öga.

Huvudrollen för att få en bild spelas av lins. Den bygger en förstorad, verklig och omvänd bild av ett objekt. Denna bild förstoras sedan ytterligare när den ses genom ett okular, vilket, i likhet med ett vanligt förstoringsglas, ger en förstorad virtuell bild.
Öka Den ungefärliga förstoringen av ett mikroskop kan bestämmas genom att multiplicera förstoringen av objektivet med förstoringen av okularet. Förstoringen avgör dock inte bildkvaliteten. Bildens kvalitet, dess klarhet, bestäms mikroskopupplösning, d.v.s. förmågan att separat särskilja två nära belägna punkter. Upplösningsgräns- det minsta avstånd vid vilket dessa punkter fortfarande är synliga separat - beror på våglängden på ljuset med vilket föremålet belyses och linsens numeriska bländare. Den numeriska bländaren beror i sin tur på objektivets vinkelöppning och brytningsindexet för mediet som är beläget mellan objektivets främre lins och provet. Vinkelöppningen är den maximala vinkeln med vilken strålar som passerar genom ett föremål kan komma in i linsen. Ju större bländare och ju närmare brytningsindex för mediet som är placerat mellan linsen och provet glasets brytningsindex, desto högre upplösningsförmåga har linsen. Om vi antar att kondensorns bländare är lika med objektivets bländare, har upplösningsformeln följande form:

där R är upplösningsgränsen; - våglängd; NA - numerisk bländare.

Skilja på användbar Och onyttigöka. Användbar förstoring är vanligtvis lika med objektivets numeriska bländare förstorad med 500 till 1000 gånger. Högre okulär förstoring avslöjar inga nya detaljer och är till ingen nytta.
Beroende på miljön som är mellan linsen och provet finns det "torra" linser med liten och medelstor förstoring (upp till 40 x) och immersionslinser med maximal bländare och förstoring (90-100 x). En "torr" lins är en lins med luft mellan den främre linsen och provet.

En egenskap hos immersionslinser är att mellan den främre linsen på en sådan lins och preparatet placeras en immersionsvätska, som har ett brytningsindex som är samma som glas (eller nära det), vilket säkerställer en ökning av den numeriska bländaren och linsens upplösning. Destillerat vatten används som nedsänkningsvätska för vattensänkningslinser, och cederolja eller speciell syntetisk immersionsolja används för oljesänkningslinser. Användningen av syntetisk immersionsolja är att föredra eftersom dess parametrar är mer exakt standardiserade och till skillnad från cederträolja torkar den inte ut på ytan av linsens främre lins. För linser som arbetar i det ultravioletta området av spektrumet används glycerin som en nedsänkningsvätska. Under inga omständigheter bör du använda ersättning för immersionsolja och i synnerhet vaselinolja.
**Bilden som erhålls med linser har olika nackdelar: sfäriska och kromatiska aberrationer, krökning av bildfältet etc. I linser som består av flera linser korrigeras dessa brister i en eller annan grad. Beroende på graden av korrigering av dessa brister särskiljs achromatlinser från mer komplexa apochromatlinser. Följaktligen kallas linser i vilka bildfältets krökning korrigeras plankromater och planapokromater. Att använda dessa linser ger en skarp bild över hela synfältet, medan bilden som erhålls med konventionella linser inte är lika skarp i mitten och vid kanterna av synfältet. Alla egenskaper hos linsen är vanligtvis ingraverade på dess ram: dess egen förstoring, bländare, linstyp (APO - apochromat, etc.); vattendoppningslinser har beteckningen VI och en vit ring runt ramen i nedre delen, oljesänkningslinser har beteckningen MI och en svart ring.
Alla objektiv är designade för att fungera med täckglas 0,17 mm tjockt.
Tjockleken på täckglaset påverkar särskilt bildkvaliteten vid arbete med starka torra system (40 x). När du arbetar med nedsänkningsobjektiv kan du inte använda täckglas tjockare än 0,17 mm eftersom tjockleken på täckglaset kan vara större än objektivets arbetsavstånd, och i det här fallet, när du försöker fokusera objektivet på provet, framsidan objektivet kan skadas.
Okular består av två linser och finns även i flera typer, som var och en används med en specifik typ av lins, vilket ytterligare eliminerar bildfel. Okulartyp och förstoring är markerade på ramen.
Kondensorn är utformad för att fokusera ljuset från belysningsinstrumentet på provet, riktat av mikroskopets eller illuminatorns spegel (vid användning av en overhead eller inbyggd belysning). En av kondensorns delar är öppningsmembranet, vilket är viktigt för korrekt belysning av läkemedlet.
Illuminatorn består av en lågspänningsglödlampa med en tjock glödtråd, en transformator, en kollektorlins och ett fältbländare, vars öppning bestämmer diametern på det upplysta fältet på preparatet. Spegeln riktar ljus från belysningsinstrumentet till kondensorn. För att upprätthålla parallelliteten hos strålarna som kommer från belysningsinstrumentet till kondensorn är det nödvändigt att endast använda den platta sidan av spegeln.

Inställning av belysning och fokusering av mikroskopet

Kvaliteten på bilden beror också till stor del på rätt ljussättning. Det finns flera olika sätt att belysa ett prov för mikroskopi. Det vanligaste sättet är Köhler belysningsinstallationer vilket är följande:
1) installera belysningsinstrumentet mot mikroskopspegeln;
2) slå på belysningslampan och rikta ljuset mot den platta (!) spegeln i mikroskopet;
3) placera preparatet på mikroskopbordet;
4) täck mikroskopspegeln med en bit vitt papper och fokusera bilden av lampglödtråden på den, flytta lampsockeln i belysningsinstrumentet;
5) ta bort pappersarket från spegeln;
6) stäng kondensorns öppningsmembran. Genom att flytta spegeln och lätt flytta lampsockeln fokuseras bilden av glödtråden på bländarbländaren. Avståndet mellan belysningsinstrumentet från mikroskopet bör vara sådant att bilden av lampglödtråden är lika med diametern på kondensorns bländarbländare (bländarbländaren kan observeras med en platt spegel placerad på höger sida av basen av mikroskopet).
7) öppna kondensorns bländarbländare, minska öppningen av fältbländaren för belysningsinstrumentet och minska lampans intensitet avsevärt;
8) vid låg förstoring (10x), se genom okularet, erhålls en skarp bild av preparatet;
9) genom att vrida spegeln lätt överförs bilden av fältbländaren, som ser ut som en ljus punkt, till mitten av synfältet. Genom att sänka och höja kondensorn får man en skarp bild av fältmembranets kanter i beredningens plan (en färgad kant kan vara synlig runt dem);
10) öppna fältbländaren på belysningsinstrumentet till kanterna av synfältet, öka glödtrådsintensiteten hos lampan och minska något (med 1/3) öppningen av kondensoröppningens membran;
11) När du byter linser måste du kontrollera ljusinställningarna.
Efter att ha slutfört Köhler-ljusjusteringen kan du inte ändra kondensorns position och öppningen av fältet och bländaren. Läkemedlets belysning kan endast justeras med neutrala filter eller genom att ändra lampans intensitet med hjälp av en reostat. Överdriven öppning av kondensorbländarens membran kan leda till en signifikant minskning av bildkontrasten, och otillräcklig öppning kan leda till en betydande försämring av bildkvaliteten (utseendet på diffraktionsringar). För att kontrollera korrekt öppning av bländarbländaren är det nödvändigt att ta bort okularet och, titta in i röret, öppna det så att det täcker ljusfältet med en tredjedel. För att korrekt belysa provet när man arbetar med linser med låg förstoring (upp till 10x), är det nödvändigt att skruva loss och ta bort den övre kondensorlinsen.
Uppmärksamhet! När du arbetar med linser som ger hög förstoring - med starka torra (40x) och nedsänkningssystem (90x), för att inte skada frontlinsen, använd följande teknik när du fokuserar: titta från sidan, sänk objektivet med ett makro skruva nästan tills det kommer i kontakt med provet, sedan, titta på okularet, använd en makroskruv, höj linsen mycket långsamt tills en bild visas, och med hjälp av en mikroskruv utförs den slutliga fokuseringen av mikroskopet.

Mikroskopvård

Använd inte stor kraft när du arbetar med ett mikroskop. Rör inte ytorna på linser, speglar och filter med fingrarna.
För att skydda linsernas invändiga ytor, såväl som rörets prismor, från damm, måste du alltid lämna okularet i röret. När du rengör de yttre ytorna på linser måste du ta bort damm från dem med en mjuk borste, tvättad i eter. Torka vid behov försiktigt av linsytorna med en väl tvättad, tvålfri linne- eller cambric-trasa, lätt fuktad med ren bensin, eter eller en speciell blandning för rengöring av optik. Det rekommenderas inte att torka av linsoptiken med xylen, eftersom det kan göra att de går isär.
Från speglar med utvändig silverfärgning kan du bara ta bort damm genom att blåsa bort det med en gummilampa. De kan inte torkas. Du kan inte heller skruva loss eller demontera linserna själv - detta kommer att leda till deras skada. Efter avslutat arbete med mikroskopet är det nödvändigt att försiktigt avlägsna den återstående immersionsoljan från den främre objektivlinsen med den metod som anges ovan. Sänk sedan ned steget (eller kondensorn i mikroskop med fast steg) och täck mikroskopet med ett lock.
För att bibehålla mikroskopets utseende är det nödvändigt att med jämna mellanrum torka av det med en mjuk trasa lätt indränkt i syrafritt vaselin och sedan med en torr, mjuk, ren trasa.

Förutom konventionell ljusmikroskopi finns det mikroskopimetoder som gör det möjligt att studera ofärgade mikroorganismer: faskontrast , mörkt fält Och självlysande mikroskopi. För att studera mikroorganismer och deras strukturer, vars storlek är mindre än upplösningen av ett ljusmikroskop, använd