Вопросы для контроля результатов усвоения.

1.Как можно получить ВЧ электрическое и магнитное поле?

2. Каков механизм действия электрического поля УВ-частоты?

3. Каков механизм действия магнитного поля УВ-частоты?

4. Принцип действия двухтактного генератора незатухающих колебаний, его преимущества перед однотактным.

5. Назначение терапевтического контура и ручки настройки в аппарате УВЧ.

6. Порядок включения аппаратов УВЧ, индуктотермии, дарсанвализации.

7. Поведение электролитов в электрическом ВЧ-поле.

8. Поведение диэлектриков в электрическом поле.

9. Поведение электролитов в ВЧ-магнитном поле.

10. Поведение диэлектриков в ВЧ-магнитном поле.

11. Какие существуют устройства для обнаружения резонанса в колебательном контуре?

12. Какие требования необходимо соблюдать при проведении процедуры индуктотермии и УВЧ-терапии?

13. Какое действие оказывает процедура дарсанвализации на больного. На чем основан лечебный эффект?

Лабораторная работа № 4.11 изучение оптического микроскопа. Измерение размеров малых объектов

Мотивационная характеристика темы. Микроскоп является одним из важнейших лабораторных приборов в медицинских и биологических исследованиях. Микроскопы широко применяют для наблюдения и исследования таких объектов, которые невозможно различить невооруженным глазом.

Цель лабораторной работы:

1.Изучить оптическую схему оптического микроскопа.

2.Определить числовую апертуру и разрешающую способность микроскопа.

3.Освоить метод измерения геометрических размеров микрообъектов.

К работе необходимо:

Знать	Уметь
1.Основные параметры оптической системы. 2.Применение формулы линзы к простейшим оптическим системам. 3.Правила построения изображения в линзах.	1.Строить ход лучей в микроскопах различного назначения. 2.Определять числовую апертуру и разрешающую способность микроскопа. 3.Уметь подобрать микроскоп с параметрами необходимыми для решения поставленной задачи. 4.Уметь измерять геометрические размеры микрообъектов с помощью микроскопа.

Литература:

1. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1999, Гл.14.

2.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1987, Гл.14.

3.И.А.Эссаулова и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., 1987, Лб.20.

Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний

1.Форомула линзы и ее анализ.

2.Построение изображений в собирающих и рассеивающих линзах. Ход лучей в лупе.

3.Сферическая и хроматическая аберрации и их роль в создании изображений в линзах.

4.Явления дифракции и интерференции их роль в формировании изображений в линзах.

Информационный блок

Человеческий глаз способен раздельно различать две точки в том случае, если угол, образованный прямыми, проходящими через них и оптический центр глаза (угол зрения) не менее одной минуты. С уменьшением расстояния от предмета до глаза угол зрения увеличивается. Однако существует минимальное расстояние, на котором глаз способен резко видеть предмет. В этом можно убедиться, если приближать карандаш постепенно к глазу. Минимальному расстоянию резкого видения соответствует максимальная напряженность мышц хрусталика глаза (предел аккомодации). Для рассмотрения очень мелких предметов нужно искусственно увеличить угол зрения, что достигается с помощью микроскопа. Ход лучей в микроскопе приведен на рис.1.

Р ассматриваемый предмет S₁ помещается между фокусным и двойным фокусным расстоянием объектива. Изображение S₂, даваемое объективом, рассматривается в окуляр как в лупу. Окуляр располагается таким образом, чтобы мнимое увеличенное изображение S₃ предмета оказалось на расстоянии наилучшего зрения от глаза (25 см).

Т

Рис.1.

ак как рассматриваемый предмет S₁ помещается перед объективом немного дальше его фокуса, то объектив создает увеличенное действительное изображение S₂ предмета вблизи переднего фокуса окуляра, которое рассматривается глазом через окуляр. Возможны три случая взаимного расположения окуляра и изображения S₂: 1) изображение S₂ находится немного ближе переднего фокуса окуляра. В этом случае окуляр создает увеличенное мнимое изображение S₃, которое проецируется на расстояние наилучшего зрения (рис.1. ); 2) изображение S₂ лежит в фокальной плоскости окуляра. В этом случае изображение, создаваемое окуляром, проецируется на бесконечность и глаз наблюдателя работает без аккомодации; 3) изображение S₂ находится дальше переднего фокуса окуляра. В этом случае изображение, создаваемое окуляром, будет действительным, увеличенным. Такое расположение окуляра применяется для микропроекции и микрофотографии.

Линейное увеличение объектива:

окуляра

микроскопа

(1)

Очевидно, что k=k₁k₂ т. е. увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра.

Увеличение микроскопа можно выразить через фокусные расстояния объектива и окуляра, и параметры микроскопа:

( 2 )

г де: f₁ и f₂ –фокусные расстояния объектива и окуляра,  - оптическая длина тубуса микроскопа, L – расстояние наилучшего зрения (25 см).

Современные микроскопы (рис.2.) представляют собой сложные оптические приборы, объективы и окуляры которых состоят из нескольких линз и казалось бы, что подбирая соответствующим образом значения величин f₁, f₂ и , получим микроскоп со сколь угодно большим увеличением. Однако на практике не используют микроскопы с увеличением свыше 1500—2000, так как возможность рассмотрения мелких деталей объекта в микроскопе ограничена. Это ограничение обусловливается влиянием дифракции света, происходящей на структуре рассматриваемого объекта. В связи с этим пользуются понятиями предела разрешения и разрешающей способности микроскопа.

Разрешающая способность микроскопа характеризует наименьшее расстояние между двумя точками рассматриваемого предмета, которые видны раздельно и определяется по формуле:

Z=/2n∙sin  ( 3 )

где:  — длина волны света, освещающего предмет; п — показатель преломления среды между объективом и предметом;  — апертурный угол объектива, равный половине угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив микроскопа.

Числовая апертура характеризует качество микроскопа. Чем она больше, тем более мелкие детали можно рассмотреть под микроскопом. Числовая апертура рассчитывается по формуле:

А=п∙sin ( 4 )

Учитывая наличие предела разрешения микроскопа и предела разрешения глаза, вводят понятие полезного увеличения микроскопа. Это такое увеличение, при котором микроскоп создает изображение предмета, имеющего размеры, равные пределу разрешения Z микроскопа, и размеры этого изображения равны пределу разрешения невооруженного глаза на расстоянии наилучшего зрения Z_гл:

k=Z_ГЛ/Z

Нормальный глаз на расстоянии наилучшего зрения различает две точки предмета, если угловое расстояние между ними не менее 1′, что соответствует расстоянию между этими точками порядка 70 мкм. В этом случае полезное увеличение будет минимальным:

K_MIN=70/Z

Считают, что глаз меньше всего утомляется при рассматривании предметов, размеры которых в 2—4 раза больше предела разрешения глаза (на расстоянии наилучшего зрения). Поэтому обычно используют микроскопы с полезным увеличением в пределах от 2K_MIN до 4K_MIN.

При освещении объекта белым светом длину волны  считают равной 0,60 мкм, так как глаз к ней наиболее чувствителен. Таким образом, полезное увеличение микроскопа обычно находится в интервале 500 А < k < 1000 А.

В

Рис.3

медицинских и биологических исследованиях микроскопы часто используют для измерения размеров малых объектов. Для этой цели микроскоп снабжают специальным устройством — окулярно-винтовым микрометром, представляющим собой насадку, надевающуюся на верхний конец тубуса микроскопа вместо окуляра (Рис.3). Оптическая часть микрометра состоит из линзы-окуляра, неподвижно закрепленной стеклянной шкалы и подвижной стеклянной пластинки, на которую нанесены перекрестье и два вертикальных штриха над ним, параллельные делениям шкалы.

Стеклянная пластинка с перекрестьем перемещается вдоль шкалы микрометра с помощью микрометрического винта (Рис.4.).

О

Рис.4.

кулярно-винтовой микрометр закрепляют на тубусе так, чтобы стеклянная шкала находилась в плоскости, в которой расположено действительное изображение предмета, создаваемое объективом микроскопа. При этом изображение шкалы при рассматривании в окуляр совмещается с изображением предмета. Перемещая с помощью микровинта подвижную пластинку, можно совместить перекрестье сначала с одним краем рассматриваемого предмета, а затем с другим. При этом можно определить, какому числу делений шкалы микрометра соответствует данное изображение.

Перемещение пластинки с перекрестием на одно деление шкалы микрометра соответствует одному полному обороту микрометрического винта. Барабан микрометрического винта разделен на 100 делений; следовательно, с помощью окулярно-винтового микрометра можно производить измерения предметов с точностью до 0,01 деления шкалы.

Для определения размеров предмета необходимо знать цену деления окулярно-винтового микрометра. Под ценой деления окулярно-винтового микрометра понимают выраженную в миллиметрах длину отрезка, рассматриваемого в микроскоп, изображение которого занимает одно деление шкалы микрометра.

Для определения цены деления окулярно-винтового микрометра применяют объектный микрометр — шкалу с известной ценой деления. Объектный микрометр рассматривают в микроскоп как предмет и, совмещая в поле зрения объектную и окулярную шкалы, определяют цену деления окулярного микрометра.

Для этой цели можно также использовать любой предмет, размер которого известен. В частности, для градуировки окулярно-винтового микрометра применяют счетную камеру Горяева, используемую в медицинских измерениях для подсчета форменных элементов крови. Камера Горяева представляет собой стеклянную пластинку, на которую нанесена сетка, разбивающая поле зрения на квадраты с известной длиной стороны: сторона малого квадрата — 0,05 мм, большого — 0,2 мм.