Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

им. Н.Н. БУРДЕНКО"

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ

Методические указания

студентам по теме лабораторного занятия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В РАСТВОРЕ

ПРИ ПОМОЩИ САХАРИМЕТРА

Воронеж 2009

РАЗДЕЛ: ОПТИКА

ТЕМА: Поляризация света. Определение концентрации сахара в растворе при помощи сахариметра.

ЦЕЛЬ: Понять электромагнитную природу света. Четко представить поперечность световых волн. Изучить теорию поляризации света и на практике использовать полученные знания при работе с сахариметром. Изучить теоретическую основу использования поляризованного света при микроскопических исследованиях.

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ: Научиться использовать полученные знания для работы с сахариметрами и оценки концентрации сахара в растворе.

МОТИВАЦИЯ ТЕМЫ: Широкое использование в диагностике и высокая степень точности оптических методов анализа делает необходимым изучение студентами физических принципов работы оптических приборов и овладение методическими навыками работы на них.

I. Самостоятельная работа студентов во внеурочное время.

Задание 0.

Повторить материал школьного курса, раздел «Электромагнитные волны» по следующему алгоритму:

1. Природа света.

2. Принцип Гюйгенса.

3. Закон преломления света.

4. Основные методы получения поляризованного света.

Задание 1.

Изучить теоретический материал занятия, используя следующую логическую структуру:

1. Поляризация света при отражении и преломлении.

2. Закон Брюстера, условие полной поляризации отраженного луча света.

3. Явления поляризации света кристаллическими поляризаторами.

4. Закон Малюса для интенсивности света, прошедшего поляризатор и анализатор.

Средства для самоподготовки студентов во внеурочное время.

1. Учебная и методическая литература

а) основная

– Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. – М.: Дрофа, 2007. – С. 365-374.

– Лекционный материал по разделу "Оптика".

б) дополнительная

– Федорова В.Н., Степанова Л.А. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии. Лекции и семинары. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2005. – С. 329-339.

2. Консультации преподавателей (еженедельно по индивидуальному графику).

Теоретический материал по теме занятия

Свет представляет собой электромагнитные волны. Трудность в понимании природы света связана с тем, что наряду с волновыми свойствами свет проявляет и корпускулярные свойства. Явления интерференции и дифракции подтверждают волновые свойства света. Фотоэффект, люминисценция являются подтверждением корпускулярных свойств. Световая волна распространяясь в пространстве, переносит энергию. Величина энергии фотона () зависит от частоты (ν)по формуле:

 = h,

где  – энергия фотона, h – постоянная Планка, равная 6,6310^–34 Джс

Скорость света в вакууме равна 299 772 458 м/с. Приближенно скорость света можно считать равной 310⁸ м/с.

Для понимания механизма распространения световой волны можно использовать принцип Гюйгенса. Согласно этому принципу, каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником вторичных волн. Поверхность, касательная ко всем вторичным волнам, представляет собой новую волновую поверхность. Принцип Гюйгенса помогает понять механизм отражения и преломления волн.

При отражении света падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения, называют углом падения. Угол между перпендикуляром к отражающей поверхности и отраженным лучом называют углом отражения. По закону отражения света угол отражения равен углу падения.

Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде, причем падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости (рис. 1). По закону преломления отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред и равна эта величина относительному показателю преломления данных сред:

Рис. 1. Отражение и преломление

падающего луча на границе двух сред

Световая волна поперечная, вектор электрической напряженности перпендикулярен вектору магнитной напряженности и оба они перпендикулярны вектору скорости. В поляризованной волне в разных точках пространства вектор электрической напряженности и вектор скорости лежат в одной плоскости. В естественной волне вектора расположены хаотически. Поляризация света наблюдается при отражении, преломлении, при прохождении кристаллов с анизатропными электрическими свойствами в разных направлениях.