sobchuk

Другая форма записи:	ln[	Ф0	] =		∙
		Ф

Оптические свойства среды оцениваются с помощью двух коэффициентов, определяемых с помощью одного из выражений

		=	Ф0	= 10− ∙ ∙ - коэффициент пропускания
			Ф
		= lg ( / ( )			-	оптическая	плотность

Важным свойством последнего параметра является его аддитивность — суммарная оптическая плотность Dn(λ) смеси n, химически не реагирующих между

собой веществ, равна сумме оптических плотностей компонентов Di(λ):

	=		( )

=1

При облучении слоя вещества полихроматическим излечением в диа-азоне λ1 – λ2 интенсивность падающего лучистого потока определяется

как

λ2

Ф0 Ф0

λ1

Интегральный коэффициент пропускания среды в этом случае можно рассчитать с помощью выражения:

λ2		λ2
=	Ф0 / Ф0		Ф0
λ1		λ1	0

15. Однолучевой метод исследования оптических свойстав веществ.

Наиболее простым способом фотометрических исследований можно считать однолучевой метод, при использовании которого оптические свойства биологической среды оцениваются по интегральному коэффииенту пропускания η=Ф/Ф0=kU, где U — амплитуда сигнала на выходе фотоэлектрического преобразователя (ФЭП); к — коэффициент пропор-циональности (см. рис. 4.2, а). Для повышения точности измерений необходимо стабилизировать интенсивность потока Ф0, тогда сигнал U будет пропорционален значению η.

Добиться высокой точности с помощью однолучевого метода не уда-ется из-за влияния многих факторов случайной природы (внешняя засветrа, способ подготовки объекта к исследованию, вариации свойств самого биологического объекта и т. д.) на результат эксперимента. На практике повышение точности можно получить за счет постоянного контроля ин-тенсивности источника излучения и учета его изменений при определении т.

Достоинтства: простота

Недостаток: не очень высокая точность.

16. Загрязнения среды обитания человека.

Колоссальныная разница в санитарных условиях между различными странами и группами населения отражает различия в характере социальной и природной среды. И чем дальше, тем больше состояние здоровья людей зависит от их активной деятельности, от принимаемых ими решений. Другими словами, создавая тот или иной образ жизни, каждое общество тем самым определяет и характер смертности.

Социальные и экономические условия, не обеспечивающие людей нормальным питанием, чистой водой и удовлетворительными санитарно-гигиеническими нормами, в конечном итоге отражаются на состоянии здоровья населения. Не меньшее влияние оказывают на него производственные процессы и решения правительств, в которых игнорируются факты загрязнения рабочих мест на предприятии или его окрестностей различными вредными отходами. Неправильное питание, употребление спиртных напитков, курение, недостаточная физическая нагрузка лежат в основе многих распространенных болезней. А это в свою очередь связано с традициями, экономическими условиями и политикой государства.

Перечисленные выше условия среды определяют состояние здоровья населения данного общества. Там, где господствуют недоедание и грязь, инфекционные болезни и высокая детская смертность — явление обычное. Переедание, сидячий образ жизни и курение отражаются на здоровье среднего поколения, способствуя развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы и опухолей. Там, где производственный процесс не контролируется, удел рабочих в шахтах, на заводах и в поле — профессиональные заболевания и ранняя смерть. По всей вероятности, очень трудно создать абсолютно идеальные условия для здоровья. По мере развития человеческого общества развиваются и болезнетворные агенты, а биологические, геологические и химические условия окружающей среды изменяются особенно быстро там, где нарушается природное равновесие.

Эффективно используя наши знания о причинах болезней, можно свести до минимума страдания людей и снизить число случаев преждевременной смерти. Однако добиться многого одним лишь увеличением затрат на дорогостоящие лечебные мероприятия не удастся. Социальные сдвиги и изменение поведения людей могут сильнее повлиять на заболеваемость и смертность, чем врачи и лекарства. Так, улучшению здоровья населения могут способствовать, например, земельная реформа Сальвадоре, борьба с загрязнением воздуха в Японии, улучшение водоснабжения в сельскохозяйственных районах Индии, изменение характера питания в США, снижение курения в Шотландии и улавливание хлопковой пыли на текстильных фабриках в Египте.

Ключ к решению вопроса о влиянии окружающей среды на здоровье — в недрах экономики, политики, образа жизни и взаимоотношений людей с их естественным окружением . Здоровье населения как зеркало отражает лицо общества.

17. Двухлучевые методы исследования оптических свойстав веществ.

На практике повышение точности можно получить за счет постоянного контроля интенсивности источника излучения и учета его изменений при определении т. Это достигается в двухлучевом методе фотоабсорбциометрии за счет подключения выходов фотоэлектрических преобразователей (их необходимо иметь уже два: один

— для контроля Ф0, а другой — для измерения интенсивности потока Ф который проходит через исследуемый объект.

η*=k'U1/U2,

где U1 и U2 — выходные сигналы ФЭП2, к'— коэффициент пропорциональности.

U1 = SU1*Ф0(λ)

U2= SU2*Ф(λ) Ф(λ) = η(λ)*Ф0(λ)

В медико-биологической практике нашел применение и другой двухлучевой метод фотоабсорбциометрии, в котором также используются два фотоэлектрических преобразователя, однако один из них является измерительным для исследуемой среды, а другой — тоже измерительным, но

для среды сравнения, для которой оптические свойства хорошо известны.

Этот вариант компенсационной схемы измерений позволяет исключить влияние многих факторов, влияющих на точность фотометрических исследований. Оптические свойства исследуемой среды при этом оцениваются с помощью различных фотометрических параметров, например

k=(Фэ-Фк)/Фэ, или k=(Фэ-Фк)/Фэ+Фк)

Для определения концентрации С поглощающего вещества в среде используется монохроматическое излучение. При этом удобно воспользоваться оценкой оптической плотности среды

D=lg(l/η)=Cε (λ)l,

где ε(λ)— показатель поглощения — объективная характеристика поглотителя излучения, известная заранее.

Для удобства пересчета выходного фотометрического параметра в значение концентрации часто используется калибровочный график, а для повышения точности определения концентрации фотометрические измерения стараются выполнять в области максимального поглощения. Недостаточная монохроматичность излучения и ряд других причин могут нарушить закон прямой пропорциональности между оптической плотностью и концентрацией поглотителя. В таких случаях строят калибровочную кривую с помощью эталонных растворов заданной концентрации и с ее помощью определяют концентрацию поглотителя в исследуемой среде.

18. Нефилометрические и турбодиметрические методы исследования.

Существует 2 основных метода измерения рассеяного света:

1.Нефелометрия

2.Турбодиметрия

Нефелометрия – измерение интенсивности лучистого потока рассеяного частицами среды. (измерение проводиться перпендикулярно распространению зондирующего потока).

Турбодиметрия – осуществляется регистрация потока прошедшего через среду с поглощающими и рассеивающими частицами.

Для частиц, диаметр которых соизмерим с длиной волны излучения, поток рассеяния Фр, согласно уравнению Релея, увеличивается обратно пропорционально четвертой степени длины волны

		−		∙ 2
Фр = Ф [	1	2	∙			(1 + 2	]
				2	2
0
		2

где n1 и n2 — коэффициенты преломления частиц и среды; С — концентрация рассеивающих частиц; V — объем частицы; r — расстояние до наблюдателя; β – угол между падающим и рассеянным потоками.

При нефелометрических измерениях величины n1 n2, r и ρ остаются

	постоянными, поэтому
	Фр = Ф0		∙ 2
			4
	где k — коэффициент пропорциональности.
	Тогда для коэффициента рассеяния ρр получаем ρ					= Фр/Ф =	∙2
					р		4
						0

откуда легко рассчитать значение С.

Данный метод позволяет определять небольшие концентрации взвешенных в исследуемой среде частиц, трудно поддающихся учету другими методами. Однако нефелометрическому методу присущи недостатки. Это прежде всего влияние на интенсивность рассеянного потока размеров, формы и пространственного угла положения по отношению к направлению падения излучения частиц.

При турбидиметрических измерениях интенсивность прошедшего потока Ф2 может быть определена с помощью выражения Ф2=Ф0ε-ǽλ, где ǽ — показатель ослабления (мутности), учитывающий как поглощение, так и рассеяние. Показатель ослабления к пропорционален концентрации взвешенных частиц, поэтому для определенных диапазонов концентраций оказывается справедливым выражение

lg(Ф0/Ф2)= ǽl=kCl=lg(l/ηm)

где ηm=Ф2/Ф0 — коэффициент мутности среды; k — удельный (молярный) показатель ослабления излучения.

Практическое применение этих двух методов требует тщательной методической проработки вопросов подготовки исследуемых сред и обеспечения их устойчивости, способов подведения и отведения потоков лучистой энергии и т. п. На оптические свойства сред влияют соотношения между концентрациями дисперсных фаз, порядок и скорость их смешивания, стабильность дисперсных фаз, температура, наличие посторонних примесей и т. д.

19.Люминесцентная фотометрия.

Основана на способности молекул ряда веществ испускать излучение в оптическом диапазоне спектра.

Достоинства: высокая чувствительность и специфичность, простота Люминисценция – избыточное над тепловым излучением тел находящихся при

данной температуре излучение которое имеет длительность много больше периода световой волны.

Взависимости от возбуждения материала бывает: -ионолюминисценция -катодолюминисценция -радиолюминисценция -рентгенолюминисценция -фотолюминисценция -триболюминисценция -электролюминисценция -хемолюминисценция

Вмедицинских исследованиях используют фото- и хемолюминисценцию. Фотолюминисценция – излучение ЭМ энергии при получении энергии в виде

фотонов. Резонансное излучение зависит от длины света фотолюминисценции, от примесей, концентрации люминисцирующего вещества. Начальным актом будет возбуждение фотона с определенной энергией и частотой. После воздействия будем наблюдать кратковременное свечение – флуорисценцию. Если свечение длительное

– фосфорисценцию.

Хемолюминисценция использует энергию из запасов химической энергии реагирующих веществ. М.б. резонансной (характерна для одноатомных газов и паров). В сложных молекулах имеются дополнительные безизлучательные переходы из возбужденного состояния в промежуточное. При этом возможен переход на другой уровень с которого происходит переход на основной уровень с излучением.

Используют для анализа порчи продуктов, диагностики некоторых заболеваний.

20.Методы изучения оптически активных веществ.

Эффект флюорисценции – тело светится под влиянием освещения очень короткое время после него.

Излучаемый свет является фторичным излучением и называется светофлуорисценцией. Свет которым облучается объект называется светом возбуждения флуорисценции или первичным, в качестве первичного света используется обычно УФ-излучение. Монохроматизация световых потоков, возбуждение и испускание достигается использованием интерференционных фильтров или монохроматизаторов. Исследуемый раствор вносится в пластиковую кювету, приемник флуорисценции располагают под прямым углом к флуорисцентному монохроматическому потоку, а возникающий в фотоприемнике сигнал подается на устройство обработки информации.

Явление гашения флуорисценции обусловлено тем, что по мере углубления пучка возбуждающего света в исследуемый раствор интенсивность этого луча уменьшается из-за его поглощения. Чем концентрирование раствор тем поглощение больше и сила возбуждающего света в объеме будет уменьшена.

Общее правило флуорисценции:

Флуорисценция должна использовать относительно слабые растворы. Физический смысл флуорисценции: молекулы исследуемого вещества поглощают

квант света возбуждения и переходит в новое энергетическое состояние, через некоторе время молекулы излучают избыточную энергию в виде кванта света. Промежуток времени между поглащением и излучением очень мал. На него обращают внимание, если на него воздействуют короткие импульсы возбуждающего света.

Флюориметрические методы обладают высокой специфичностью и избирательностью. Применение для регистрации свечения фотоумножителей придает методам флюорисцентного анализа очень большую чувствительность. Для возбуждения можно использовать очень узкую область УФ монохроматического света.

21.Рефрактометрия.

Рефрактометрический метод является одним из самых простых физикохимических методов анализа с затратой очень небольших количеств анализируемого вещества и проводится за очень короткое время. Рефрактометрический метод анализа основан на измерении показателя преломления анализируемого вещества. Величина показателя преломления зависит от природы вещества, длины световой волны, концентрации раствора, температуры.

Определение показателя преломления производят с помощью специального прибора, называемого рефрактометром. На практике применяются рефрактометры различных систем: лабораторныйРЛ, универсальный - РЛУ и др.

Показатель преломления обычно измеряют при 20 °С и длине волны 589,3 нм линии D спектра натрия (nD20). Пределы измерения показателей преломления 1,3- 1,7.

Принцип работы на рефрактометрах основан на определении показателя преломления методом предельного угла (угол полного отражения света).

Устройство рефрактометра: Главной деталью рефрактометра является измерительная призма из оптического стекла, показатель преломления которого известен. Входная грань измерительной призмы, соприкасающаяся с исследуемым веществом, служит границей раздела, на которой происходит преломление и полное внутреннее отражение луча. Через выходную грань измерительной призмы в зрительную трубу наблюдают преломление или отражение света.

Порядок работы: До начала измерений проверяют чистоту соприкасающихся поверхностей призм, проверяют нулевую точку.

После установки прибора на нулевую точку салфеткой снимают воду, затем наносят 1-2 капли исследуемого раствора на плоскость измерительной призмы, камеру закрывают. Вращают винты до совпадения границы света и тени с точкой пересечений линий. По шкале в нижнем оконце окуляра производят отсчет коэффициента преломления раствора. Концентрацию раствора определяют по соответствующим таблицам. При измерении концентрации растворов, температура которых отличается от 20°С, следует пользоваться иной таблицей.

Меры предосторожности при работе. Быстрее всего в приборе выходят из строя призмы, поэтому необходимо соблюдать следующие меры предосторожности при обращении с ними:

1.Перед определением показателя преломления призмы тщательно очищаются от грязи и пыли.

2.Не допускается измерение показателей преломления кислот и щелочей, так как они разъедают поверхность призм.

3.После измерений протирают поверхности призм чистой мягкой салфеткой, смоченной водой или спиртом, вытирают насухо и закладывают между призмами небольшую сухую чистую салфетку или вату.

∙ 100%

22.Фотоэлектрические приборы для измерения концентрации.

Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП предназначен для измерения в отдельных участках диапазона длин волн, выделяемых светофильтрами, коэффициентов пропускания и оптической плотности жидкостных растворов и прозрачных твердых тел, а также измерения концентрации веществ в растворах после предварительного определения потребителем градуировочной характеристики.

Колориметр позволяет производить измерения коэффициентов пропускания рассеивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в проходящем свете, а также активности растворов.

Колориметр применяется при проведении экологического контроля, а также и в медицине. Принцип действия колориметра основан на поочередном измерении светового потока F0, прошедшего через растворитель или контрольный раствор, по отношению к которому производится измерение, и потока F, прошедшего через исследуемую среду. Световые потоки F0, F фотоприемниками преобразуются в электрические сигналы U0 и U, которые обрабатываются микроЭВМ колориметра и представляются на цифровом табло в виде коэффициента пропускания, оптической плотности, концентрации, активности. С помощью микроЭВМ рассчитывается

коэффициент пропускания –η исследуемого раствора по формуле

τ = −0 −

Где Uт - величина сигнала при перекрытом световом потоке.

Оптическая плотность Д исследуемого раствора рассчитывается по формуле:

Д = lg ( − )

0 −

Измерение концентрации исследуемого раствора на колориметре возможно при соблюдении основного закона светопоглощения, т. е. при линейной зависимости оптической плотности Д исследуемого раствора от концентрации С. Концентрация

исследуемого раствора рассчитывается по формулам:
Д = c + b ∙ C,	C = (Д − с) b
где с, Ь - коэффициенты, определяемые по градуировочной характеристике.
Активность А рассчитывается по формуле:	=	(Д2−Д1)/−
		b
		где Д1 и Д2			-	оптическая
		плотность			исследуемого
		раствора в начале и в конце
		измерения;		t		-	время
		измерения		в			минутах.
				Градуировочная
		характеристика			составляется
		потребителем		по			набору
		растворов		с			известной
		концентрацией.
		Нить лампы 1 конденсором
		2 изображается			в	плоскости

диафрагмы 3 (0,2 мм). Это изображение объективом 4, 5 переносится в плоскость, отстоящую от объектива на расстоянии ~ 300 мм, с увеличением 10х. Кювета 10 с исследуемым раствором вводится в световой пучок между защитными стеклами 9 и

11.

Для выделения узких участков спектра из сплошного спектра излучения лампы в колориметре предусмотрены цветные светофильтры 8. Теплозащитные светофильтры 6 введены в световой пучок при работе в видимой области спектра 400-590 нм. Для ослабления светового потока при работе в спектральном диапазоне 400-540 им введены нейтральные светофильтры 7. Пластина 14 делит световой поток на два: ~ 10% светового потока направляется на фотодиод ФД-24К (12) и ~90% - на фотоэлемент Ф-26 (15) .Для уравнивания фототоков, снимаемых с фотоприемника ФД-24К при работе с различными цветными светофильтрами, перед ним установлен светофильтр 13 из цветного стекла СЗС-16. При работе с кюветами 17 малой емкости в кюветное отделение устанавливается приставка 19 для микроанализа. Линзы 18 уменьшают диаметр светового пучка в месте установки микрокювет или пробирки. Линзы 16 восстанавливают световой пучок до первоначального диаметра.

Колориметр состоит из колориметрического А1 и вычислительного А2 блоков и блока питания A3. Световой поток F0 ,прошедший через контрольный раствор, или поток F, прошедший через исследуемую среду, фотоприемниками преобразуются в электрические сигналы U0 и U, которые усиливаются УПТ, обрабатываются микроЭВМ колориметра и представляются на цифровом табло в виде коэффициента пропускания, оптической плотности, концентрации, активности. Фотоприемники и

измерительный УПТ с переключателем фотоприемников			размещены	в
колориметрическом	блоке	1, стабилизаторы напряжения - в блоке питания, а
микропроцессорная система 2 - в верхней части прибора.