ФИЗИКА Пraktikum. Учебнометодическое пособие для студентов медицинских вузов 2018 Вводное занятие
 Скачать 4.99 Mb.
|
|
Обратите внимание: скорость распространения пульсовой волны многократно больше, чем скорость кровотока. Это создает определенные трудности при измерениях скорости волны. Для более детального изучения вопроса об измерениях скорости пульсовой волны определимся с длиной этой волны. Длина волны, по определению, это расстояние λ, на которое распространяется волна за время Т, равное периоду колебаний в этой волне: λ = VT. При Т = 0,7 с , как на рис. 7, и при V = 10 м/с получаем λ = 7 метров. Это означает, что в данной пульсовой волне пульсовые колебания в одинаковой фазе будут происходить в участках артерии, отстоящих друг от друга на расстояние λ = 7 м. Но мы не настолько велики. Реальна установка двух датчиков, по-разному удаленных от сердца; например, датчик № 1 можно установить на лучевой артерии левой руки, а датчик № 2 – на сонной артерии. Разность расстояний «сердце – датчик № 1» и «сердце – датчик № 2» составит величину порядка Δl = 0,7 м; знатоки анатомии могут определить это расстояние с большей точностью. Теперь, зная, что измеряемая скорость пульсовой волны – это величина порядка V = 10 м/с и зная эффективное расстояние между датчиками Δl = 0,7 м, мы можем оценить с помощью формулы(10) порядок величины временного сдвига Δt двух сфигмограмм: Δt = Δl / V = 0,07с. Чтобы относительная погрешность измерений скорости пульсовой волны была на уровне  , надо обеспечить измерение временного сдвига Δt с точностью до 0,07·0,05 = 0,0035 с. А лучше бы обеспечивать измерения величины Δt с точностью до 1мс = 0,001с, поскольку с возрастом и при патологиях скорость пульсовой волны может превосходить показатели нормы в 2 – 4 раза. 12. Артерии мышечного типа – большинство средних и мелких кровеносных сосудов организма. Самые мелкие из них – артериолы – непосредственно предшествуют капиллярам. В стенках таких артерий содержится большое количество гладких мышечных клеток. Меняя мышечный тонус, эти артерии меняют свое гидравлическое сопротивление, и тем самым регулируют распределение давления крови по органам и тканям. В системе кровообращения нет кранов и задвижек, но есть артериолы. Их численность – несколько сот тысяч; суммарная площадь сосудистого русла получается весьма внушительной, а потому перепад давлений на системе артериол достаточно велик, несмотря на параллельную работу их ветвей. Так, если давление в аорте во время систолы достигает 115-130 мм рт. ст., то у начала артериол оно составляет 70-80 мм, а у начала капилляров – 20-40 мм рт. столба. Природная логика столь широкого диапазона давлений примерно такова: артериола должна иметь заметное гидравлическое сопротивление, и тогда она может, меняя мышечный тонус, менять это сопротивление в обе стороны: как в сторону понижения, так и повышения гидравлического сопротивления. Будь у нее очень малое сопротивление, она могла бы работать только на его повышение, что было бы менее эффективно. Изменения тонуса в отдельных звеньях системы артериол обеспечивают повышенный кровоток в тех органах, которые в данный момент в этом нуждаются; например, в связи с физическими нагрузками, или при регулировании теплообмена организма с окружающей средой. Скорость пульсовой волны в артериях мышечного типа заметно выше, чем в эластических артериях (см. табл. 1). что вполне соответствует формуле Моенса-Кортевега (8). Вопрос на засыпку: какие гипотезы о причинах повышенной скорости пульсовой волны в артериях мышечного типа соответствуют формуле (9)? 13. Системные нарушения в работе артерий. Основные системные нарушения в работе артерий – гипертония и гипотония. Гипертония (артериальная гипертензия) – стойкое повышение артериального давления выше уровня 140 / 90 мм рт. столба. По тем или иным причинам сердце вынуждено работать в форсированном режиме, на износ. Причины могут быть различные: • Гипертония может быть следствием плохого состояния сосудов отложение холестерина → уменьшение просвета сосудов → рост их гидрав- лического сопротивления → рост АД; • Избыточный вес → рост потребности в кислороде → рост АД; Или, параллельно: избыточный вес → нарушение холестеринового обмена → рост АД; • Стресс → избыток адреналина → рост общей активности → рост ЧСС → рост АД. Гипотония (артериальная гипотензия) – стойкое понижение артериального давления ниже уровня нормальных индивидуальных показателей более чем на 20 %. Первопричины могут быть разнообразные, но во всех случаях возникает некоторый дефицит кислорода, и как следствие – быстрая утомляемость, ощущение подавленности. Гипотонии боятся меньше, чем гипертонии, и ее симптомы обычно недооценивают. А зря. 14. Капилляры – это та часть системы кровообращения, ради которой данная система существует. Капилляры (от лат. capillaris – волосяной) - самые тонкие сосуды в организме. Их диаметр составляет 5 – 10 мкм, то есть они примерно в 50 раз тоньше волоса. Стенки капилляров чрезвычайно тонки: представляют собой однослойный пласт плоских клеток плюс тонкую бесклеточную мембрану. Через поры в стенках происходит газообмен, обмен воды и питательных веществ. Общая площадь поверхности стенок капилляров превосходит 1000 м2. Капилляры пронизывают все ткани и органы. В среднем, в 1 мм3 тканей человека содержится 600 капилляров; в миокарде, головном мозге, печени и почках этот показатель достигает 3000, в скелетных мышцах – 300 – 400.  Рис. 8. Фрагмент системы капилляров (схема). Венулы - мелкие кровеносные сосуды, обеспечивающие отток обедненной кислородом крови из капилляров в вены. На рис. 8 представлена схема участка капиллярной системы большого круга кровообращения. Капилляры, находясь в межклеточном пространстве, тесно прилегают к клеткам тканей (на схеме не показаны). Общее направление кровотока на схеме – слева направо; при этом артериальная кровь постепенно становится венозной. Скорость кровотока в капиллярах – от 0,05 до 2 мм/с, то есть в среднем около 1 мм/с. Если скорость падает до 0,1 – 0,2 мм/с, эритроциты начинают образовывать «монетные столбики» - агрегаты численностью до 50 штук. В таком виде, столбиком, они протискиваются сквозь капилляры. Но слипшись в столбик, они частично теряют способность к пластической деформации, вследствие чего могут закупорить микрососуды. Иногда это – во благо. Гидравлическое сопротивление всей системы капилляров невелико: на входе в капилляры давление крови 20-40 мм рт. ст., а на выходе – 8-15 мм рт. ст., и это - несмотря на впечатляющую суммарную их протяженность. Объяснение тому – очень малая скорость движения крови в этих сосудах. В капиллярах легких венозная кровь превращается в артериальную. Система из 600 – 700 млн. альвеол опутана густой сетью капилляров. За промежуток времени 0,8 – 1 с каждая порция крови, пройдя свой капилляр, успевает насытить гемоглобин своих эритроцитов кислородом. Общая площадь поверхности всех альвеол – порядка 120 м2 при вдохе и 40 м2 при выдохе. 15. Декомпрессионная болезнь. Система капилляров – та часть кровеносной системы, которая подвергается серьезным негативным воздействиям при декомпрессии – быстром понижении давления воздуха или дыхательной смеси. Возникающее при подобных обстоятельствах заболевание – декомпрессионная болезнь (ДКБ) – может быть различной степени тяжести, вплоть до очень тяжелого. Если водолаз, в нарушение инструкций, будет быстро всплывать с больших глубин на поверхность, то давление воздуха в его скафандре будет автоматически уменьшаться вслед за уменьшением внешнего гидростатического давления, и при этом воздух, растворившийся в его крови при больших давлениях в скафандре, начинает выделяться в виде пузырьков как в самих капиллярах, так и в потоке крови, поступающей к ним. Если всплытие происходит достаточно медленно, то образующиеся микропузырьки успевают доходить с током крови до альвеол, пройти сквозь их стенки и выйти на выдохе из легких, не создав никаких проблем. Скорость всплытия не должна превышать 18 м/мин. Кроме того, подводник при всплытии должен делать остановки с задержкой на несколько минут. Современным подводникам временной график всплытия, глубину и длительность промежуточных остановок задает подводный компьютер. Он же ведет контроль выполнения и корректировку этого графика. Но если всплытие – слишком быстрое, то микропузырьки, объединяясь, становятся пузырьками, а там, глядишь, и пузырями. Пузырьки способны закупоривать капилляры. Пузыри и их скопления могут вызвать газовую эмболию. Негативное действие газовых пузырьков обусловлено явлением поверхностного натяжения: под изогнутой поверхностью жидкости возникает избыточное давление (давление Лапласа), величина которого:  (11)Здесь - коэффициент поверхностного натяжения; r – радиус пузырька или капилляра, в котором он находится. При радиусе капилляра r = 5 мкм = 510-6м и при = 0,05 Н/м давление в пузырьке: p = 20 кПа = 150 мм рт. ст., т.е. превосходит давление крови в капиллярах и вполне годится в качестве пробки для них. Ситуация с пузырьком иллюстрируется на рис. 9:  Рис. 9. Пузырек воздуха в капилляре. При отсутствии кровотока левая и правая поверхности пузырька были бы одинаковыми полусферами. Но кровоток есть, и он деформирует левую поверхность, делая ее более плоской; ее радиус кривизны увеличивается. Из-за этого правая поверхность принимает несколько вытянутую форму; ее радиус кривизны уменьшается. Различие радиусов кривизны приводит к различию значений давления Лапласа (11): р1 > р2 . Следствием этого является указанное на рис. 9 неравенство сил, вызванных давлением Лапласа: F2˂F1. У пузырька обнаруживается нечто вроде активного противодействия выталкиванию: чем сильнее его деформирует теснящий его поток крови, тем сильнее он упирается. Движение крови в этом капилляре либо сильно замедлилось, либо вообще оказалось заблокированным. Газовые пузырьки возникают при декомпрессии не только в кровеносных сосудах, но и вообще всюду, где есть жидкая фаза, содержащая избыток растворенных газов. Это большая отдельная тема, и мы ограничимся здесь упоминанием, что существует и внесосудистая форма декомпрессионной болезни. Лучшее, что можно предпринять в подобной ситуации, это поместить пострадавшего в барокамеру с повышенным давлением воздуха на несколько долгих часов: газовые пузырьки должны снова раствориться в крови, затем последует медленное поэтапное снижение давления в барокамере до нормального атмосферного давления. Чем раньше начинается такая восстановительная процедура, тем меньше остаточные явления. Доставка пострадавших от ДКБ в центры, оснащенные декомпрессионными барокамерами, с помощью авиации не рекомендуется. Дело в том, что при полете на больших высотах газовые пузырьки в теле пострадавшего увеличиваются в объеме и становятся еще более опасными. 16. Гипербарическая оксигенотерапия. В медицинской практике нашел применение метод гипербарической оксигенотерапии. Пациента помещают в герметичную камеру, в которой воздух полностью или частично заменен кислородом повышенного давления. Это предпринимается для эффективного насыщения крови кислородом в случаях, когда обычное легочное дыхание плохо справляется с этой задачей. Организм при таких процедурах запускает процессы регенерации во всех тканях, имевших длительное недостаточное обеспечение кислородом, в том числе и в тех, в которых дефицит кислорода накопился постепенно, незаметно для пациента. В крупных городах за умеренную плату услуга гипербарической оксигенации предоставляется на коммерческой основе в качестве общеукрепляющей оздоровительной меры. Барокамера гипербарической оксигенотерапии вполне может быть использована в качестве декомпрессионной камеры при ДКБ. 17. Вены – сложная разветвленная сеть сосудов, замыкающая выход капилляров с предсердиями. Эта система работает в условиях низкого давления; оно достигает нулевой отметки, и даже, как уже говорилось, может быть отрицательным в правом предсердии. Кровоток в венозной части системы кровообращения поддерживается также через механику легочных сокращений, движений диафрагмы; движение крови в венах рук и ног стимулируется сократительной деятельностью мышц. Чтобы такие «подкачивающие насосы» работали эффективно, вены имеют систему клапанов, пропускающих кровь только в сторону предсердий. Вены имеют тонкие стенки и слабую мышечную структуру. Тем не менее, в венах возникает и по ним распространяется своя пульсовая волна. Флебография (от греч. phleps – вена) – регистрация венозного пульса. Методики регистрации артериального и венозного пульса аналогичны. Флебограмма – график зависимости p(t) - давление крови в яремной вене как функция времени – схематически представлена на рис 9. Однако общий уровень давления в венах и амплитуды венного пульса малы, что вызывает трудности при получении и интерпретации флебограмм. Прогресс в этой области можно ожидать в разработке оптических методов регистрации венного пульса. Давление крови в венах столь невелико, что для его измерения долее подходящими оказались миллиметры водяного столба. Плотность ртути и воды отличаются в 13,6 раза. Поэтому: 1 мм ртутного столба = 133 Па; 1 мм водяного столба = 133/13,6 = 9,78 Па, то есть, практически, 10 Па.  Рис. 10. Схема флебограммы яремной вены. На рис. 10 выделены пять волн давления, характерных для каждого цикла пульсаций в венной пульсовой волне. Обратите внимание: эти волны распространяются в направлении, противоположном току крови. • Волна А: началось сокращение правого предсердия. Рост давления в вене вызван прекращением оттока крови из вены в это предсердие. • Волна С: вызвана передачей пульсацией расположенной поблизости сонной артерии, находящейся в начале систолы. • Волна Х: возникает во время систолы желудочков, поскольку в это же время правое предсердие открывается для заполнения кровью. Давление в вене резко уменьшается, достигает минимума, может оказаться отрицательным. • Волна V: Давление несколько возросло, поскольку предсердие уже почти заполнено кровью. • Точка Y: завершение периода относительно медленного периода заполнения правого предсердия перед подъемом волны А. Флебограмма венного пульса содержит ценную информацию о состоянии клапанов и перегородок «правого сердца». В заключение отметим, что флебография и флебограмма - термины неоднозначные. Рентгенограмма участка вены, в которую предварительно было введено рентгеноконтрастное вещество, тоже называется флебограммой. Но об этом узнают лишь те, кто, начав чтение данного пособия, пройдет этот путь до конца. 18. Контрольные вопросы к семинару по теме «Гемодинамика» 1. Общая характеристика системы кровообращения. Давление крови в большом и малом круге. 2. Уравнение неразрывности. Скорость движения крови в различных частях кровеносной системы. 3. Статическое, гидростатическое, динамическое и полное давление. 4. Уравнение Бернулли. его следствия для работы кровеносной системы. 5. Давление крови на входе в правое предсердие. 6. Гидростатическое давление при перегрузках. 7. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей. Число Рейнольдса. 8. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Общее периферическое сопротивление сосудов. 9. Артерии эластического типа. Пульсовое давление. Сфигмография. 10. Работа кровеносной системы при систоле. 11. Артериальная пульсовая волна. Ее происхождение и скорость. 12. Формула Моенса-Кортевега. Ее диагностические возможности. 13.Системные нарушения в работе артерий. Гипертония. Гипотония. 14. Движение крови в капиллярах. 15. Метод пульсоксиметрии. 16. Работа кровеносной системы при использовании дыхательных смесей высокого давления. 17. Гипербарическая оксигенотерапия. 18. Движение крови в венах. Венная пульсовая волна. Флебография. Семинар по оптике Термин «оптика» происходит от греческого optos – видимый, зримый. Оптика – раздел физики, в котором изучаются природа света, законы его распространения и взаимодействия с веществом. 1. Развитие представлений о природе света В 1672 году Ньютон предложил корпускулярную теорию света, согласно которой частицы света – корпускулы - истекают из светящихся тел и движутся с очень большой скоростью. В однородной среде их движение прямолинейно. Их отражение происходит по закону абсолютно упругого удара, так что угол отражения равен иглу падения. Ощущение белого света приписывалось совместному действию корпускул различного размера. Корпускулы красного света считались самыми крупными, поскольку они меньше отклонялись при преломлении луча в плотной прозрачной среде, например – в стеклянной призме. Самые мелкие – фиолетовые – отклонялись в призме наиболее сильно. При этом сам факт отклонения частиц при преломлении света объяснялся притяжением частиц к преломляющей среде, а оно для разных частиц различно. Ньютон с большим вниманием отнесся к теории, высказанной в 1690 году голландцем Х. Гюйгенсом, согласно которой свет – это волновое движение в мировом эфире. Более того, Ньютон сам пытался поучаствовать в развитии волновой теории, но в конце концов разочаровался в ней. Решающие эксперименты в пользу волновой теории света в то время еще не состоялись. В 1676 году Рёмер (Дания) сумел установить по данным астрономических измерений, что свет распространяется очень быстро, но не мгновенно; полученный им результат: с = 212 000 км/с. Весь следующий, восемнадцатый век был веком безраздельного господства корпускулярной теории света. Но в 1799 году Т. Юнг (между прочим, врач по образованию) продемонстрировал ученому миру убедительные опыты по интерференции света: поразительные результаты, типа «свет+свет=темнота», которые можно объяснить, только признав наличие у света волновых свойств. С получением этих результатов, число сторонников волновой теории стало постепенно возрастать. В 1818 году француз Френель подкрепил волновую теорию результатами, полученными в опытах по дифракции света. Так что к середине XIX века сторонников корпускулярной теории света практически не осталось. Но и с волновой теорией не все было просто, как хотелось бы. Прежде всего, возник серьезный вопрос о мировом эфире - упругой среде, в которой распространяются световые волны. Концепция всепроникающей среды, в которой все сущее происходит, была предложена Декартом в XVII веке, но стала подробно изучаться в XIX веке в связи с развитием волновой теории: привычно полагали, что волна без упругой среды невозможна. Эта неуловимая для органов чувств и измерительных приборов среда получила название «эфир». По мере накопления знаний о свойствах света, уточнялись и свойства, которыми должен был обладать этот эфир, и они становились все более противоречивы. Например, чтобы волны распространялись с характерной для света скоростью, эфир должен быть чрезвычайно жестким. Но в то же время эфир не должен тормозить движение небесных тел, и ему приписали чрезвычайно разреженное состояние. Когда выяснилось, что световые волны – это поперечные волны, а не продольные, как считалось сто лет до этого, сразу нашлось простое и убедительное объяснение для явления поляризации света, но начались дальнейшие усложнения модели эфира: стали предполагать, что он пластичен при медленных деформациях (при движении планет) и упруг при распространении световых волн. Во второй половине XIX века Максвелл создал теорию электромагнитного поля. Из этой теории следовало, что скорость его распространения, то есть скорость электромагнитных волн - порядка 300 000 км/с, то есть такая же, как скорость света (к тому времени ее научились измерять точнее, чем Рёмер). В связи с этим Максвелл высказал утверждение, что свет – это явление, связанное с действием электромагнитных волн. В 1888 году немецкий физик Генрих Герц опубликовал результаты своих экспериментов. Герц экспериментально подтвердил существование электромагнитных волн, исследовал их отражение, преломление, интерференцию, дифракцию и поляризацию. В итоге, Герц доказал, что световые волны – это одна из разновидностей электромагнитных волн. Что касается мирового эфира, то после создания теории относительности он оказался «не у дел». Эйнштейн предлагал сохранить этот термин как синоним понятия «физическое пространство», но большинство решило изъять его из обращения. После кризиса классической физики начала ХХ века получили развитие принципиально новые концепции материи, пространства, времени. Один из результатов - становление и развитие квантовой механики. Одним из великих достижений физики ХХ века является признание двойственной корпускулярно-волновой природы света. Более того, принцип корпускулярно-волнового дуализма оказался всеобщим: он относится не только к электромагнитным излучениям, но и к частицам вещества. Электромагнитные волны на стадии излучения и при взаимодействии с веществом ведут себя как частицы (кванты). А потоки электронов демонстрируют свои волновые свойства, создавая изображение в электронном микроскопе (см. разделы 11.2 и 11.3). 2. Законы геометрической оптики. Базовое понятие геометрической оптики – световой луч – сложилось много веков назад. Пока свет считался потоком «световых корпускул», световые лучи отождествлялись с прямолинейными траекториями таких корпускул. В волновой теории света световой луч - это перпендикуляр к фронту волны, в направлении которого происходит распространение световой волны. Понятие «луч» актуально и в оптике, и в акустике. По законам геометрической оптики ведут себя не только световые, но и звуковые лучи. Ультразвуковые лучи, подобно световым, прямолинейны в однородной среде, подчиняются законам отражения и преломления, способны на полное внутреннее отражение. Их можно фокусировать. Знание простых и привычных законов геометрической оптики может пригодиться при интерпретации результатов ультразвуковых исследований (УЗИ). 2.1. Закон прямолинейного распространения света в однородной среде. В однородной прозрачной среде световой луч прямолинеен. Таков этот закон. Подчеркнем: среда должна быть однородна, т.е. одинакова по своим свойствам во всей обсуждаемой области пространства. И тогда световой луч становится эталоном прямой линии как понятия геометрического: прямая – это кратчайшее расстояние между двумя точками. Криволинейность световых (и звуковых) лучей в неоднородной среде объясняется их преломлением на границах слоев среды с неодинаковой плотностью (см. раздел 2.4). При больших градиентах плотности атмосферного воздуха сильно искривленные световые лучи, попадая в наши глаза, способны порождать иллюзии: миражи, блуждающие огни, НЛО, и т.п. Эти иллюзии доступны для фотографирования – ведь принципы работы глаза и фотоаппарата весьма близки, по крайней мере в части получения изображений. Так что фотография миража или НЛО еще не является доказательством реальности их существования. 2.2. Закон независимости световых лучей. Световые лучи при пересечении не меняют свойств друг друга и не меняют своих направлений. В свое время отсутствие действия световых лучей друг на друга при их пересечении рассматривались как сильный аргумент против ньютоновской корпускулярной теории света, поскольку сами «световые корпускулы» уподоблялись упругим шарикам. Зато независимость световых лучей очевидна, привычна и никого особо не удивляет. Тем не менее закон независимости световых лучей проверяется экспериментально и поныне. Удалось убедиться, что даже мощнейшие световые потоки современных лазеров при пересечении в вакууме не вызывают взаимного рассеяния. 2.3. Закон отражения света. Мы видим большинство предметов окружающего мира благодаря световым лучам, отраженным от их поверхностей. Реже приходится иметь дело с предметами, которые сами являются источниками света. Отражение называется диффузным, если отражающая свет поверхность имеет мелкомасштабные неровности, размеры которых превосходят длину световой волны. Такие микронеровности отражают свет в самых разнообразных направлениях. Поэтому, к примеру, лист бумаги виден с разных направлений. Зеркальное отражение света происходит тогда, когда отражающая поверхность имеет неровности, размеры которых меньше длины световой волны. Следовательно, одна и та же поверхность будет диффузно отражать коротковолновое излучение и зеркально отразит излучение длинноволновое. Например, диффузно отразит видимый свет, но будет зеркально отражать инфракрасное излучение. Задачка для продвинутого студента: какие шероховатости должна иметь погруженная в воду поверхность, чтобы она зеркально отражала ультразвук частотой 1 МГц? Закон отражения света справедлив для зеркального отражения лучей и состоит в следующем: Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения; угол отражения равен углу падения (см. рис. 1).  β = α Рис. 1. К закону отражения света. 2.4. Закон преломления света.  β = α Рис. 1 Закон отражения Этот закон выполняется в тех случаях, когда свет проходит из одной прозрачной среды в другую, и состоит в следующем: Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, называемая относительным показателем преломления второй среды по отношению к первой (см. рис. 2).   Рис. 2. Преломление и отражение света на границе двух сред. n2 1 - относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой. Явление преломления света известно очень давно: Клавдий Птолемей в 140 году нашей эры составил таблицу углов отклонения света в воде для ряда углов падения из воздуха. Но лишь спустя 500 лет, в 1641 году была установлена математическая связь между этими углами. Ее сумел выразить через отношение синусов соответствующих углов голландский математик Снелл (схема и формула – на рис.2). Но формула дала математическое описание, но ничего не объяснила. Законы отражения и преломления света имеют убедительное обоснование в волновой теории света. Так, при переходе луча из одной среды в другую меняется скорость света, что приводит к повороту фронта световой волны и, соответственно, к резкому изменению направления - преломлению световых лучей как перпендикуляров к фронту волны. Относительный показатель преломления равен отношению скорости света в этих средах, взятых по ходу луча: n21 = V1/ V2. Отсюда следует, что этот показатель зависит не только от свойств преломляющего вещества 2, но и от свойств вещества 1, из которого пришел падающий луч. Сравнение преломляющих свойств различных веществ существенно упрощается, если падающий луч будет приходить из какой-то общепринятой (стандартной) среды. В качестве такой стандартной среды сравнения, на смену воздуху, был принят вакуум, в котором скорость любых электромагнитных волн одинакова: с = 3‧108 м/с. В воздухе она меньше в 1,000292 раза. Абсолютный показатель преломления вещества равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в этом веществе: n = c/V. Абсолютный показатель преломления вещества показывает, во сколько раз скорость света в вакууме превосходит скорость света в данном веществе. Если нас интересует преломление света при его переходе из вещества 1 в вещество 2, абсолютные показатели преломления которых равны n1 и n2, то скорости света в этих средах:  ;  ; и тогда относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой: (1)Получили, что относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей, взятых против хода луча: если луч идет из среды 1 в среду 2, то n21 = n2/n1. Термины преломление и рефракцияравнозначны. Приборы для измерения показателя преломления называются рефрактометрами. Насколько по-разному различные вещества преломляют свет, можно почувствовать из таблицы 1. Таблица 1. Усредненные значения абсолютного показателя преломления некоторых веществ.
|