Незатухающих) и вынужденных колебаний. Резонанс. Свободными (собственными) колебаниями
 Скачать 3.84 Mb.
|
|
Метод светлого поля в отражённом свете применяется при исследовании непрозрачных отражающих свет объектов, например шлифов металлов или руд. Освещение препарата (от осветителя и полупрозрачного зеркала) производится сверху, через объектив, который одновременно играет и роль конденсора. В изображении, создаваемом в плоскости объективом совместно с тубусной линзой, структура препарата видна из-за различия в отражающей способности её элементов; на светлом поле выделяются также неоднородности, рассеивающие падающий на них свет. Метод тёмного поля в проходящем свете используется для получения изображений прозрачных неабсорбирующих объектов, которые не могут быть видны, если применить метод светлого поля. Зачастую это биологические объекты. Свет от осветителя и зеркала направляется на препарат конденсором специальной конструкции — т. н. конденсором тёмного поля. По выходе из конденсора основная часть лучей света, не изменившая своего направления при прохождении через прозрачный препарат, образует пучок в виде полого конуса и не попадает в объектив (который находится внутри этого конуса). Изображение в микроскопе формируется при помощи лишь небольшой части лучей, рассеянных микрочастицами находящегося на предметном стекле препарата внутрь конуса и прошедшими через объектив. Темнопольная микроскопия основана на эффекте Тиндаля, известным примером которого служит обнаружение пылинок в воздухе при освещении их узким лучом солнечного света. В поле зрения на тёмном фоне видны светлые изображения элементов структуры препарата, отличающихся от окружающей среды показателем преломления. У крупных частиц видны только светлые края, рассеивающие лучи света. Используя этот метод, нельзя определить по виду изображения, прозрачны частицы или непрозрачны, больший или меньший показатель преломления они имеют по сравнению с окружающей средой. 28. Специальные методы оптической микроскопии: иммерсионная и ультрафиолетовая микроскопия. Измерение размеров малых объектов. Метод фазового контраста. Измерение размеров микроскопических объектов с помощью микроскопа. Для этого применяют окулярный микроскоп – круглуюстеклянную пластинку , на которой нанесена шкала с делениями. Микропроекция и микрофотография. Формирование микроскопического изображения происходит с участием человека и завершается образованием действительного изображения в глазу. Метод фазового контраста. Интенсивность световой волны , проходящей через прозрачный объект, почти не изменяется ,но фазы претерпевают изменения , зависящие от толщины объекта и его показателя преломления.В этом смысле прозрачные объекты называют дефазирующими. Ультрамикроскопия – метод обнаружения частиц, размеры которых лежат за пределами разрешения микроскопию. Этот метод позволяет регистрировать частицы размером до 2 мкм;его используют в частности с санитарно-гигиеническими целями для определения частоты воздуха. Микроскопия (лат. μΙκροσ — мелкий, маленький и σκοποσ — вижу) — изучение объектов с использованием микроскопа. Подразделяется на несколько видов: оптическая микроскопия, электронная микроскопия, рентгеновская или рентгеновская лазерная микроскопия, отличающиеся использованием электромагнитных лучей с возможностью рассмотрения и получения изображений микроэлементов вещества в зависимости от разрешающей способности приборов (микроскопов). Оптическая микроскопия. Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, т. е. наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешения составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Оптический, или световой микроскоп использует видимый свет, проходящий через прозрачные объекты, или отражённый от непрозрачных. Оптическая система из нескольких линз позволяет получить кажущееся увеличенное изображение образца. Полученное изображение можно наблюдать глазом (или обеими глазами, в бинокуляре), либо фотографировать, передавать на видеокамеру для оцифровки. В состав современного микроскопа обычно входит система подсветки, столик для перемещения объекта (препарата), наборы специальных объективов и окуляров. Были разработаны виды микроскопов, позволяющие существенно расширить возможности обычной оптической микроскопии: Люминесцентный микроскоп Поляризационный микроскоп Металлографический микроскоп 29. Поляризованный свет, его отличия от естественного. Способы получения поляризованного света. Понятие поляризатора и анализатора. Закон Малюса. Области применения поляризованного света в медико-биологических исследованиях. Оптически активные вещества формула для определения угла вращения для растворов. При отражении от границы двух диэлектриков естественный свет частично поляризуется. Устройство,позволяющие получать поляризованный свет из естественного, называют поляризованным. Поляризатор можно использовать для анализа поляризованного света, тогда его называют анализатором. Закон Малюса=ай равно ай ноль снизу умножить на косинус в квадрате и на знак как русская «ф» Термин поляризация света имеет два смысла: 1)Под этим понимают св-во света, характеризующееся пространственно-временной упорядоченностью ориентации электрического и магнитного векторов. 2)Поляризацией света наз. Процесс получения поляризованного света. поляризованным светом - лечебное применение видимого и инфракрасного излучения интегрального спектра, который формируется с помощью специальных источников с отражением света в поляризаторе Брюстера, что приводит к поляризации оптического излучения в достаточно широком спектре. 30. Когерентные источники. Интерференция света. Условие максимума и минимума интерференции. Применение интерференции в медицине. 31. Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики. Интерференция-сложение световых волн, идущих от когерентных источников, в результате которого образуются устойчивая картина их усиления и ослабления. Когерентным и называются источники света одинаковой частоты, обеспечивающие постоянство разности фаз для волн, приходящих в данную точку пространства. Н-пр:в методе Юнга, щели в непрозрачной перегородки являют. когерентными источниками. Максимум интенсивности при интерференции наблюдается тогда, когда оптическая разность хода равна целому числу длин волн (четному числу полуволн). Минимум интенсивности при интерференции наблюдается тогда, когда оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн. отпическая разность хода, лямбда-длина волны k-целое число. Интерференц-терапия – метод лечения, при котором воздействуют двумя или более синусоидальными переменными токами средних частот. Интерференционный ток возникает в глубине тканей в результате наложения двух или более исходных токов (интерференция). При каких заболеваниях применяют метод интерференцтерапии? Заболевания и травмы опорно-двигательного аппарата. Невралгия, радикулопатия. Остеохондроз . Деформирующие артрозы. Заболевания желудочного-кишечного тракта. Противопоказания к применению метода интерференцтерапии? Острые воспалительные процессы. Желче-и мочекаменная болезнь. Тромбофлебит и Флеботромбоз. Имплантированные кардиостимуляторы. Злокачественные новообразования. Болезнь Паркинсона и рассеянный склероз. Интерферометры используют для измерения длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ и определения качества оптических поверхностей. Интерференционным называют такой микроскоп, в котором свет разделяют на две части: одна часть проходит через объект, а другая – через окружающую среду. В связи с разницей показателей преломления объекта и среды лучи приобретают разность хода. 32. Дифракция света. Принцип Гюйгенса–Френеля. Дифракционная решетка. Основная формула дифракционной решетки. Применение дифракции в медико-биологических исследованиях Хорошо известно, что пятна бензина на поверхности воды или поверхность мыльного пузыря имеют радужную окраску. Радужную окраску имеют и прозрачные крылья стрекоз. Возникновение окраски объясняется интерференцией световых лучей, отраженных от передней и задней сторон тонкой пленки. Рассмотрим это явление подробнее. Пусть луч 1 монохроматического света падает из воздуха на переднюю поверхность мыльной пленки под некоторым углом α. В точке падения наблюдаются явления отражения и преломления света. Отраженный луч 2 возвращается в воздушную среду. Преломленный луч отражается от задней поверхности пленки и, преломившись на передней поверхности, выходит в воздушную среду (луч 3) параллельно лучу 2.Пройдя через оптическую систему глаза, лучи 2 и 3 пересекаются на сетчатке, где и происходит их интерференция. При отражении света от оптически более плотной среды его фаза изменяется на 𝜋, что равносильно изменению оптической длины пути луча 2 на 𝜆 2 . При отражении от менее плотной среды изменения фазы не происходит. У пленки бензина на поверхности воды отражение от более плотной среды происходит дважды. Поэтому добавка 𝜆 2 появляется у обоих интерферирующих лучей. При нахождении разности хода она уничтожается. Максимум интерференции: 𝛿 = 𝜆 2𝜋 2𝑘 + 1 𝜋 = 2𝑘 + 1 𝜆 2 Минимум интерференции: 𝛿 = 𝜆 2𝜋 2𝑘𝜋 = 𝑘𝜆 Явление интерференции в тонких пленках используется в оптических устройствах, уменьшающих долю световой энергии, отраженной оптическими системами, и увеличивающих (вследствие закона сохранения энергии), следовательно, энергию, поступающую к регистрирующим системам - фотопластинке, глазу. Просветление оптики. Явление интерференции света находит широкое применение в современной технике. Одним из таких применений является «просветление» оптики. В современных оптических системах используются многолинзовые объективы с большим числом отражающих поверхностей. Потери света при отражении могут достигать 25 % в объективе фотоаппарата и 50 % в микроскопе. Кроме того, многократные отражения ухудшают качество изображения, например, возникает фон, уменьшающий его контрастность. Для уменьшения интенсивности отраженного света объектив покрывают прозрачной пленкой, толщина которой равна 1 / 4 длины волны света в ней: 𝐿 = 𝜆 4𝑛 𝜆 - длина световой волны в вакууме; n - показатель преломления вещества пленки. Обычно ориентируются на длину волны, соответствующую середине спектра используемого света. Материал пленки подбирают так, чтобы его показатель преломления был меньше, чем у стекла объектива. В этом случае для вычисления разности хода используется формула 33. Оптическая система глаза: светопроводящий и световоспринимающий аппарат. Аккомодация. Острота зрения. Недостатки оптической системы глаза и их компенсация. Дифракцией называют явление отклонения волны от прямолинейного распространения в среде с резкими неоднородностями, т.е. явление ,связанное с отклонением от законов геометрической оптики. Принцип Гюйгенса-Френеля. Согласно Гюйгенсу, каждая точка волновой поверхности, которой достигла в данный момент волна , является центром элементарных вторичных волн , их внешняя огибающая будет волновой поверхностью в последующий момент времени . Френель дополнил это положение, введя представление о когерентности вторичных волн и их интерференции Дифракция на щели в параллельных лучах: Дифракция наблюдается при распространении света вблизи резких краев непрозрачных тел,с квозь узкие отверстия и в среде с резкими неоднородностями, особенно, если размеры неоднородностей порядка длины волны. Дифракция свойственна любым волнам и наблюдается одновременно с интерференцией. Дифракционная решётка — оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друга щелей. Дифракционную решетку можно получить нанесением непрозрачных царапин (штрихов) на стеклянную пластинку. Непроцарапанные места – щели – будут пропускать свет. Штрихи, соответствующие промежутки между щелями, рассеивают и не пропускают света. Суммарную ширину щели и промежутка между щелями называют постоянной или периодом дифракционной решетки : c=а+b Если на решеткупадает пучок когерентных волн, то вторичные волны , идущие по всевозможным направлениям, будут интерферировать, формируя дифракционную картину. Формула дифр решетки( « с» русская умнож на синус альфа =плюс минус к умн альфа ) 34. Линза. Оптическая сила линзы. Построение изображений в линзах. Формула тонкой линзы. Аберрации линз: сферическая, хроматическая, астигматизм Светопроводящий аппаратглаза образован роговицей, жидкостью передней камеры, хрусталиком и стекловидным телом. Первые три элемента подобны собирающим линзам, а последний - рассеивающей. Световоспринимающим (рецепторным) аппаратомглаза является сетчатка, в которой находятся светочувствительные зрительные клетки. Сетчатка - это часть мозга, отделившаяся от него на ранних стадиях развития, но все еще связанная с ним посредством пучка волокон - зрительного нерва. Она имеет форму пластинки. Светочувствительные клетки (палочки и колбочки), являющиеся фоторецепторами, расположены на задней поверхности сетчатки Аккомодация - приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов. Острота зренияравна отношению минимального углового размера символа, распознаваемого нормальным глазом, к угловому размеру символа, распознаваемого пациентом. Недостатки оптической системы глаза: Аберрации, свойственные линзам, у глаза почти не ощущаются. Сферическая аберрация устраняется тем, что зрачок пропускает в глаз только сравнительно узкий центральный пучок лучей. Хроматическая аберрация не ощущается вследствие того, что глаз наиболее чувствителен к относительно узкой желто-зеленой части спектра. Астигматизм наклонных пучков не имеет места из-за того, что глаз автоматически устанавливается в направлении наблюдаемого предмета, и входящие в него лучи являются центральными. Однако оптической системе глаза свойственны некоторые специфические недостатки. В нормальном глазу при отсутствии аккомодации задний фокус совпадает с сетчаткой, такой глаз называют эмметропическим и аметропическим, если это условие не выполняется. Наиболее распространенными видами аметропии являются близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия). Близорукость - недостаток глаза, состоящий в том, что задний фокус при отсутствии аккомодации лежит впереди сетчатки; в случае дальнозоркости задний фокус при отсутствии аккомодации лежит позади сетчатки. Для коррекции близорукого глаза применяют рассеивающую линзу, дальнозоркого - собирательную. Астигматизм исправляют специальными цилиндрическими линзами Линза - деталь из прозрачного однородного материала, имеющая две преломляющие полированные поверхности, например, обе сферические; или одну - плоскую, а другую - сферическую. Линзами называются прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями. Линзы бывают двух видов — выпуклые и вогнутые. (а – выпуклые (собирающие); б – вогнутые (рассеивающие)) Линзы характеризуются величиной, которая называется оптической силой линзы Оптическая сила обозначается буквой D. Оптическая сила линзы (Дптр)— это величина, обратная её фокусному расстоянию (расстояние от линзы до ее главного фокуса) . 𝐷 = 1 𝐹 Формула тонкой линзы: 1 𝐹 = 1 𝑓 1 + 1 𝑓 2 Где f 1 – расстояние от предмета до линзы; f 2 – расстояние от изображения до линзы. Аберрация — изменение направления распространения света (излучения). Сферическая аберрация . Она заключается в том, что периферические части линзы сильнее отклоняют лучи, идущие от точки S на оси, чем центральные. Вследствие этого изображение светящейся точки на экране имеет вид светлого пятна. Хроматическая аберрация . Изображение точки, окружённой цветным ореолом, обусловленное дисперсией света. Астигматизм . Это недостаток оптической системы, при котором сферическая световая волна, проходя оптическую систему, деформируется и перестает быть сферической. 35. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение. Волоконная оптика и ее использование в медицине. 36. Ультрафиолетовое (УФ) излучение. Основные характеристики и источники. Фотобиологические процессы, возникающие при УФ- облучении. Использование УФ-света в медицине. На границе раздела двух различных сред, если эта граница раздела значительно превышает длину волны, происходит изменение направления распространения света: часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть отражается, а часть проникает во вторую среду и при этом преломляется. Луч АО носит название падающий луч, а луч OD – отраженный луч. Угол α между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела, восстановленным к поверхности в точке падения луча, носит название угол падения.Угол γ между отражённым лучом и тем же перпендикуляром - угол отражения.Величина, которая характеризует отражательную способность поверхности вещества, называется коэффициент отражения. Коэффициент отражения показывает, какую часть принесённой излучением на поверхность тела энергии составляет энергия, унесённая от этой поверхности отражённым излучением. Этот коэффициент зависит от многих причин, например, от состава излучения и от угла падения. Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла. Закон отражения света 1. Падающий луч, отражающий луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. 2. Угол отражения γ равен углу падения α: Закон преломления света Преломление света – это изменение направления луча на границе двух сред разной плотности. Луч света, упав в воду, меняет свое направление на границе двух сред (то есть на поверхности воды). Луч буквально преломляется. Это явление и называют преломлением света. Оно происходит из-за того, что у воды и воздуха разные плотности. Вода плотнее воздуха, и у луча света, упавшего на ее поверхность, замедляется скорость. Таким образом, вода – оптически более плотная среда. Оптическая плотность среды характеризуется различной скоростью распространения света. Угол преломления (ϒ) – это угол, образуемый преломленным лучом и перпендикуляром к точке падения луча на поверхности раздела двух сред. Полное внутреннее отражение - отражение света при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим преломления показателем в среду с меньшим показателем преломления. Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. В медицине волоконная оптика нашла применение в эндоскопах – устройствах для осмотра внутренних полостей. |