محدودیت وضوح- این کوچکترین فاصله بین دو نقطه از جسم است که در آن این نقاط قابل تشخیص هستند، یعنی. زیر میکروسکوپ به صورت دو نقطه دیده می شود.

وضوحبه عنوان توانایی یک میکروسکوپ برای ارائه تصاویر جداگانه از جزئیات کوچک جسم مورد بررسی تعریف می شود. با فرمول داده می شود:

در جایی که A دیافراگم عددی است، l طول موج نور است. ، جایی که n ضریب شکست محیطی است که جسم مورد نظر در آن قرار دارد، U زاویه دیافراگم است.

برای مطالعه ساختار کوچکترین موجودات زنده به میکروسکوپ هایی با بزرگنمایی بالا و وضوح خوب نیاز است. یک میکروسکوپ نوری به بزرگنمایی 2000 برابر محدود شده و وضوح آن بهتر از 250 نانومتر نیست. این مقادیر برای مطالعه جزئیات دقیق سلول ها مناسب نیستند.

118. میکروسکوپ فرابنفش.یکی از راه های کاهش

محدودیت وضوح میکروسکوپ - استفاده از نور با طول موج کوتاهتر. در این راستا از میکروسکوپ ماوراء بنفش استفاده می شود که در آن میکرواشیاء در پرتوهای فرابنفش بررسی می شوند. از آنجایی که چشم مستقیماً این تشعشعات را درک نمی کند، از صفحات عکاسی، صفحه های درخشان یا مبدل های نوری الکترون استفاده می شود. راه دیگر برای کاهش حد تفکیک میکروسکوپ، افزایش ضریب شکست محیطی است که میکروسکوپ در آن قرار دارد. برای این کار در آن قرار می گیرد مایع غوطه وریمانند روغن سدر.

119. میکروسکوپ لومینسنت (فلورسنت).بر اساس توانایی برخی از مواد برای درخشندگی، یعنی درخشیدن در هنگام روشن شدن با نور نامرئی فرابنفش یا آبی است.

رنگ لومینسانس در مقایسه با نوری که آن را برانگیخته می‌کند به بخش طول موج بلندتری از طیف تغییر می‌کند (قانون استوکس). هنگامی که لومینسانس توسط نور آبی برانگیخته می شود، رنگ آن می تواند از سبز تا قرمز باشد؛ اگر لومینسانس توسط تابش فرابنفش برانگیخته شود، درخشش می تواند در هر بخشی از طیف مرئی باشد. این ویژگی لومینسانس این امکان را فراهم می کند که با استفاده از فیلترهای نوری خاص که نور هیجان انگیز را جذب می کنند، یک درخشش درخشان نسبتا ضعیف مشاهده شود.

از آنجایی که بیشتر میکروارگانیسم‌ها درخشندگی خاص خود را ندارند، با محلول‌های رنگ‌های فلورسنت رنگ‌آمیزی می‌شوند. از این روش برای بررسی باکتریوسکوپی عوامل ایجاد کننده برخی عفونت ها استفاده می شود: سل (auromin)، انکلوزیون در سلول های تشکیل شده توسط ویروس های خاص و غیره. از همین روش می توان برای مطالعه سیتوشیمیایی میکروارگانیسم های زنده و ثابت استفاده کرد. در واکنش ایمونوفلورسانس با استفاده از آنتی بادی های نشاندار شده با فلوروکروم، آنتی ژن های میکروارگانیسم ها یا آنتی بادی ها در سرم بیماران شناسایی می شود.

120. میکروسکوپ کنتراست فاز.میکروسکوپ میکروارگانیسم های رنگ نشده غیر از محیطفقط با توجه به ضریب شکست، هیچ تغییری در شدت نور (دامنه) وجود ندارد، اما فقط فاز امواج نور ارسالی تغییر می کند. بنابراین، چشم نمی تواند این تغییرات را متوجه شود و اجسام مشاهده شده با کنتراست کم و شفاف به نظر می رسند. برای مشاهده چنین اشیایی، میکروسکوپ کنتراست فاز،بر اساس تبدیل تغییرات فاز نامرئی وارد شده توسط جسم به تغییرات دامنه ای که برای چشم قابل مشاهده است.

با استفاده از این روش میکروسکوپی کنتراست میکروارگانیسم های زنده رنگ نشده به شدت افزایش می یابد و در پس زمینه روشن تیره یا در پس زمینه تاریک روشن به نظر می رسند.

همچنین از میکروسکوپ فاز کنتراست برای مطالعه سلول های کشت بافت، مشاهده تاثیر ویروس های مختلف بر روی سلول ها و غیره استفاده می شود.

121. میکروسکوپ میدان تاریک.میکروسکوپ میدان تاریک بر اساس توانایی میکروارگانیسم ها در پراکندگی شدید نور است. برای میکروسکوپ میدان تاریک، از اهداف معمولی و خازن های مخصوص میدان تاریک استفاده می شود.

ویژگی اصلی کندانسورهای میدان تاریک این است که قسمت مرکزی آنها تاریک است و پرتوهای مستقیم روشنگر به داخل شیء میکروسکوپ نمی افتد. جسم توسط پرتوهای جانبی مورب روشن می شود و فقط پرتوهایی که توسط ذرات در آماده سازی پراکنده شده اند وارد شی میکروسکوپ می شوند. میکروسکوپ میدان تاریک بر اساس اثر Tyndall است که یک نمونه شناخته شده آن تشخیص ذرات غبار در هوا در هنگام روشن شدن توسط پرتو باریکی از نور خورشید است.

در زیر میکروسکوپ میدان تاریک، میکروارگانیسم‌ها در پس زمینه سیاه درخشان به نظر می‌رسند. با این روش میکروسکوپ می توان کوچکترین میکروارگانیسم ها را که ابعاد آنها خارج از قدرت تفکیک میکروسکوپ است، شناسایی کرد. با این حال، میکروسکوپ میدان تاریک به شما امکان می دهد فقط خطوط جسم را ببینید، اما مطالعه ساختار داخلی را ممکن نمی کند.

122. تابش حرارتیرایج ترین نوع تابش الکترومغناطیسی در طبیعت است. این به دلیل انرژی حرکت حرارتی اتم ها و مولکول های ماده انجام می شود. تشعشعات حرارتی در تمام اجسام در هر دمایی غیر از صفر مطلق ذاتی است.

انتشار کل بدن E (به آن درخشندگی انرژی نیز گفته می شود) مقدار انرژی است که از واحد سطح یک جسم در 1 ثانیه ساطع می شود. اندازه گیری در J / m 2 s.

ظرفیت کل جذب تشعشع بدن A (ضریب جذب) نسبت انرژی تابشی جذب شده توسط بدن به تمام انرژی تابشی وارد شده بر روی آن است. A یک کمیت بدون بعد است.

123. بدن کاملا مشکی.جسم خیالی که در هر دمایی تمام انرژی تابشی وارد شده بر روی خود را جذب می کند، مطلقا سیاه نامیده می شود.

قانون کیرشهوفبرای تمام اجسام در یک دمای معین، نسبت گسیل E به جذب A مقدار ثابتی برابر با گسیل یک جسم سیاه است. هدر همان دما:

ه.

قانون استفان بولتزمنتابش کل یک جسم سیاه با توان چهارم دمای مطلق آن نسبت مستقیم دارد:

e=sT 4 ,

که در آن s ثابت استفان بولتزمن است.

قانون شرابطول موج مربوط به حداکثر تابش یک جسم سیاه با دمای مطلق آن نسبت معکوس دارد:

l t × T = V،

که β ثابت Vina است.

بر اساس قانون شراب پیرومتری نوری- روشی برای تعیین دمای اجسام داغ (فلز - در کوره ذوب، گاز - در ابر انفجار اتمی، سطح ستارگان و غیره) با طیف تابش آنها. این روش اولین روشی بود که دمای سطح خورشید را تعیین کرد.

124 . اشعه مادون قرمز.تابش الکترومغناطیسی که منطقه طیفی بین مرز قرمز نور مرئی (λ= 0.76 میکرومتر) و گسیل رادیویی موج کوتاه (λ = 1 - 2 میلی متر) را اشغال می کند مادون قرمز (IR) نامیده می شود. جامدات و مایعات گرم شده یک طیف مادون قرمز پیوسته منتشر می کنند.

استفاده درمانی از اشعه مادون قرمز بر اساس اثر حرارتی آن است. برای درمان، از لامپ های مخصوص استفاده می شود.

اشعه مادون قرمز تا عمق حدود 20 میلی متری به بدن نفوذ می کند، بنابراین لایه های سطحی به میزان بیشتری گرم می شوند. اثر درمانی به دلیل گرادیان دمایی در حال ظهور است که فعالیت سیستم تنظیم حرارت را فعال می کند. افزایش خون رسانی به محل پرتودهی منجر به پیامدهای درمانی مطلوب می شود.

125. اشعه ماوراء بنفش.تابش الکترومغناطیسی،

اشغال منطقه طیفی بین مرز بنفش نور مرئی (λ = 400 نانومتر) و بخش موج بلند تابش اشعه ایکس (λ = 10 نانومتر)، ماوراء بنفش (UV) نامیده می شود.

جامدات رشته ای در دماهای بالا تابش می کنند

مقدار قابل توجهی از اشعه ماوراء بنفش با این حال، حداکثر

چگالی طیفی درخشندگی انرژی، مطابق با قانون وین، روی 7000 K قرار می گیرد. در عمل، این بدان معنی است که در شرایط عادی، تابش حرارتی اجسام خاکستری نمی تواند به عنوان منبع موثر تشعشع UV باشد. قوی ترین منبع پرتو فرابنفش خورشید است که 9 درصد تابش آن در مرز جو زمین اشعه ماوراء بنفش است.

اشعه ماوراء بنفش برای عملکرد میکروسکوپ های UV، میکروسکوپ های شب تاب، برای تجزیه و تحلیل شب تاب ضروری است. کاربرد اصلی اشعه ماوراء بنفش در پزشکی با اثرات بیولوژیکی خاص آن مرتبط است که ناشی از فرآیندهای فتوشیمیایی است.

126. ترموگرافیثبت تشعشعات مناطق مختلف است

سطح بدن به منظور تفسیر تشخیصی. دما به دو صورت تعیین می شود. در یک مورد از نشانگرهای کریستال مایع استفاده می شود که خواص نوری آنها به تغییرات دمایی کوچک بسیار حساس است.

با قرار دادن این نشانگرها بر روی بدن بیمار، می توان با تغییر رنگ آنها، تفاوت دمای موضعی را به صورت بصری مشخص کرد.

روش دیگر مبتنی بر استفاده است تصویرگرهای حرارتی، که از آشکارسازهای مادون قرمز حساس مانند مقاومت نوری استفاده می کنند.

127. مبانی فیزیولوژیکی ترموگرافی. فرآیندهای فیزیولوژیکی که در بدن انسان اتفاق می افتد با انتشار گرما همراه است که توسط خون و لنف در گردش انجام می شود. منبع گرما - فرآیندهای بیوشیمیایی که در یک موجود زنده رخ می دهد. گرمای تولید شده توسط خون به سراسر بدن منتقل می شود. با داشتن ظرفیت گرمایی بالا و هدایت حرارتی، خون در گردش قادر به انجام تبادل حرارتی شدید بین مناطق مرکزی و محیطی بدن است. دمای خون عبوری از رگ های پوستی 2-3 درجه کاهش می یابد.

ترموگرافی مبتنی بر پدیده افزایش شدت تابش مادون قرمز بر روی کانون های پاتولوژیک (به دلیل افزایش خون رسانی و فرآیندهای متابولیکی در آنها) یا کاهش شدت آن در مناطقی با کاهش جریان خون منطقه ای و تغییرات همزمان در بافت ها و اندام ها است. . این معمولاً با ظاهر یک "منطقه گرم" بیان می شود. دو نوع اصلی ترموگرافی وجود دارد: تله ترموگرافی و ترموگرافی کلستریک تماسی.

128. تله ترموگرافیاین مبتنی بر تبدیل تابش مادون قرمز بدن انسان به سیگنال الکتریکی است که بر روی صفحه نمایش تصویرگر حرارتی تجسم می شود. مقاومت نوری حساس به عنوان دستگاه دریافت کننده اشعه مادون قرمز در تصویرگرهای حرارتی استفاده می شود.

تصویرگر حرارتی به شرح زیر عمل می کند. تشعشعات مادون قرمز توسط یک سیستم عدسی متمرکز می شود و پس از آن وارد ردیاب نوری می شود که وقتی تا 196- درجه سانتیگراد خنک می شود کار می کند. سیگنال از ردیاب نوری تقویت شده و به صورت دیجیتالی پردازش می شود و سپس اطلاعات دریافتی به صفحه نمایش رنگی ارسال می شود.

129. ترموگرافی کریستال مایع تماسیمتکی به خواص نوری کریستال های مایع کلستریک ناهمسانگرد است، که با تغییر رنگ به رنگ های کمانی در هنگام اعمال بر روی سطوح تابش حرارتی آشکار می شود. سردترین نواحی مربوط به رنگ قرمز و گرمترین مناطق با آبی است.

ترموگرافی صفحه تماسی کریستال مایع در حال حاضر به طور گسترده و با موفقیت در زمینه های مختلف پزشکی استفاده می شود، با این حال، روش های از راه دور برای ثبت تابش مادون قرمز بدن انسان کاربرد بسیار بیشتری پیدا کرده است.

130. کاربردهای بالینی ترموگرافی.تشخیص ترموگرافی هیچ اثر خارجی یا ناراحتی برای بیمار ندارد و به شما امکان می دهد ناهنجاری های الگوی حرارتی را در سطح پوست بیمار که مشخصه بسیاری از بیماری ها و اختلالات جسمی است، "ببینید".

ترموگرافی که یک روش تشخیصی فیزیولوژیکی، بی ضرر و غیر تهاجمی است، کاربرد خود را در پزشکی عملی برای تشخیص طیف گسترده ای از آسیب شناسی ها پیدا می کند: بیماری های غدد پستانی، ستون فقرات، مفاصل، غده تیروئید، اندام های گوش و حلق و بینی، عروق خونی، کبد، کیسه صفرا. ، روده ها، معده، پانکراس، کلیه ها، مثانه، پروستات. ترموگرافی به شما امکان می دهد تغییرات را در همان ابتدای توسعه فرآیند پاتولوژیک، قبل از ظهور تغییرات ساختاری در بافت ها برطرف کنید.

131. مدل (سیاره ای) اتم رادرفورد.طبق این مدل، کل بار مثبت و تقریباً کل جرم (بیش از 99.94٪) اتم در هسته اتم متمرکز شده است که اندازه آن در مقایسه با اندازه ناچیز (در حدود 10-13 سانتی متر) است. از اتم (10-8 سانتی متر). الکترون ها در مدارهای بسته (بیضی شکل) در اطراف هسته حرکت می کنند و پوسته الکترونی اتم را تشکیل می دهند. بار هسته از نظر قدر مطلق با بار کل الکترون ها برابر است.

معایب مدل رادرفورد

الف) در مدل رادرفورد، اتم ناپایدار است

آموزش، در حالی که تجربه چیز دیگری را نشان می دهد.

ب) طبق نظر رادرفورد، طیف تابش یک اتم پیوسته است، در حالی که تجربه از ماهیت گسسته تابش صحبت می کند.

132. نظریه کوانتومی ساختار اتم از نظر بور.بر اساس مفهوم گسسته بودن حالات انرژی اتم، بور مدل اتمی رادرفورد را بهبود بخشید و یک نظریه کوانتومی از ساختار اتم ایجاد کرد. بر سه اصل استوار است.

الکترون‌های یک اتم می‌توانند در امتداد هیچ مداری حرکت نکنند، بلکه فقط در امتداد مدارهایی با شعاع کاملاً مشخص حرکت می‌کنند. در این مدارها که ثابت نامیده می شوند، تکانه زاویه ای یک الکترون با عبارت زیر تعیین می شود:

که در آن m جرم الکترون، v سرعت آن، r شعاع مدار الکترون، n یک عدد صحیح به نام کوانتوم است (n=1،2،3، …).

حرکت الکترونها در مدارهای ثابت با تابش (جذب) انرژی همراه نیست.

انتقال الکترون از یک مدار ثابت به مدار دیگر

همراه با گسیل (یا جذب) یک کوانتوم انرژی.

مقدار hn این کوانتوم برابر است با اختلاف انرژی W 1 – W 2 حالت های ساکن اتم قبل و بعد از تابش (جذب):

hn=W 1 - W 2 .

این رابطه شرط فرکانس نامیده می شود.

133. انواع طیف.سه نوع اصلی طیف وجود دارد: پیوسته، خطی و راه راه.

طیف خطی

اتم ها این تشعشع به دلیل انتقال الکترون های متصل به سطوح انرژی پایین تر است.

طیف راه راهمنتشر شده توسط فردی هیجان زده

مولکول ها. تشعشع به عنوان ایجاد می شود انتقال های الکترونیکیدر اتم ها و با حرکات ارتعاشی خود اتم ها در مولکول.

طیف پیوستهتوسط مجموعه‌ای از یون‌های مولکولی و اتمی متقابل منتشر می‌شوند.

نقش اصلی در تابش را حرکت آشفته این ذرات به دلیل دمای بالا بازی می کند.

134. مفهوم تحلیل طیفی. هر عنصر شیمیایی

نوری را با طول موج های کاملاً مشخص که فقط ذاتی این عنصر است ساطع می کند (و جذب می کند). طیف خطی عناصر با عکسبرداری در طیف نگارها به دست می آید که در آن تجزیه نور با استفاده از یک توری پراش انجام می شود. طیف خط یک عنصر، نوع «اثرانگشت» آن است، که به شما امکان می‌دهد تا این عنصر را بر اساس طول موج‌های نور ساطع شده (یا جذب شده) به دقت شناسایی کنید. مطالعات طیف نگاری یکی از قوی ترین روش های آنالیز شیمیایی است که در دسترس ماست.

تحلیل طیفی کیفی- این مقایسه طیف های به دست آمده با طیف های جدولی برای تعیین ترکیب ماده است.

تحلیل طیفی کمیبا نورسنجی (تعیین شدت) خطوط طیفی انجام می شود: روشنایی خطوط متناسب با مقدار یک عنصر معین است.

کالیبراسیون طیف سنجی. برای اینکه بتوان طول موج طیف مورد مطالعه را با استفاده از طیف‌سنجی تعیین کرد، طیف‌سنجی باید کالیبره شود، یعنی. رابطه بین طول موج خطوط طیفی و تقسیمات مقیاس طیف سنجی که در آن قابل مشاهده هستند را ایجاد کنید.

135. مشخصات اصلی و دامنه تحلیل طیفی.با کمک تجزیه و تحلیل طیفی، می توان ترکیب اتمی و مولکولی یک ماده را تعیین کرد. تجزیه و تحلیل طیفی امکان کشف کیفی اجزای منفرد نمونه مورد تجزیه و تحلیل و تعیین کمی غلظت آنها را فراهم می کند. مواد با بسیار نزدیک خواص شیمیاییکه تجزیه و تحلیل آنها با روش های شیمیایی دشوار و یا حتی غیرممکن است، به راحتی به صورت طیفی تعیین می شوند.

حساسیتآنالیز طیفی معمولاً بسیار زیاد است. تجزیه و تحلیل مستقیم به حساسیت 10 -3 - 10 -6٪ دست می یابد. سرعتتجزیه و تحلیل طیفی معمولا به طور قابل توجهی از سرعت تجزیه و تحلیل با روش های دیگر فراتر می رود.

136. تحلیل طیفی در زیست شناسی.روش طیف سنجی برای اندازه گیری فعالیت نوری مواد به طور گسترده ای برای تعیین ساختار اجسام بیولوژیکی استفاده می شود. هنگام مطالعه مولکول های بیولوژیکی، طیف جذبی و فلورسانس آنها اندازه گیری می شود. رنگ هایی که تحت تحریک لیزر فلورسانس می کنند برای تعیین pH و قدرت یونی در سلول ها و همچنین برای مطالعه مکان های خاص در پروتئین ها استفاده می شود. با کمک پراکندگی رزونانس رامان، ساختار سلول‌ها بررسی می‌شود و ترکیب پروتئین و مولکول‌های DNA مشخص می‌شود. طیف سنجی نقش مهمی در مطالعه فتوسنتز و بیوشیمی بینایی ایفا کرده است.

137. تحلیل طیفی در پزشکی.بیش از هشتاد عنصر شیمیایی در بدن انسان وجود دارد. تعامل و تأثیر متقابل آنها فرآیندهای رشد، توسعه، هضم، تنفس، ایمنی، خون سازی، حافظه، لقاح و غیره را تضمین می کند.

برای تشخیص ریز و درشت عناصر و همچنین عدم تعادل کمی آنها، مو و ناخن حاصلخیزترین ماده هستند. هر مو اطلاعات کاملی در مورد متابولیسم مواد معدنی کل ارگانیسم برای کل دوره رشد خود ذخیره می کند. تجزیه و تحلیل طیفی اطلاعات کاملی در مورد تعادل مواد معدنی در یک دوره زمانی طولانی ارائه می دهد. برخی از مواد سمی را فقط از این طریق می توان تشخیص داد. برای مقایسه: روش های مرسوم به شما امکان می دهد در زمان آزمایش نسبت کمتر از ده ریز عنصر را با آزمایش خون تعیین کنید.

نتایج تجزیه و تحلیل طیفی به پزشک در تشخیص و جستجوی علل بیماری ها، شناسایی بیماری های پنهان و استعداد ابتلا به آنها کمک می کند. امکان تجویز دقیق تر داروها و توسعه طرح های فردی برای بازگرداندن تعادل مواد معدنی را فراهم می کند.

دست بالا گرفتن اهمیت روش های طیف سنجی در فارماکولوژی و سم شناسی دشوار است. به ویژه، آنها امکان تجزیه و تحلیل نمونه‌های آماده‌سازی دارویی را در طول اعتبارسنجی آنها و همچنین شناسایی موارد تقلبی را فراهم می‌کنند. داروها. در سم شناسی، طیف سنجی فرابنفش و مادون قرمز شناسایی بسیاری از آلکالوئیدها را از عصاره های Stas ممکن کرده است.

138. لومینسانسبیش از تابش حرارتی یک جسم در دمای معین نامیده می شود که مدت زمان آن به طور قابل توجهی بیشتر از دوره امواج نور ساطع شده است.

فوتولومینسانس.لومینسانس تحت تاثیر فوتون ها نورتابی نامیده می شود.

لومینسانس شیمیایی.لومینسانس که با واکنش های شیمیایی همراه است، نورتابی شیمیایی نامیده می شود.

139. تحلیل لومینسانسبر اساس مشاهده درخشندگی اجسام به منظور مطالعه آنها. برای تشخیص مرحله اولیه فساد مواد غذایی، مرتب سازی آماده سازی های دارویی و تشخیص بیماری های خاص استفاده می شود.

140. اثر فوتوالکتریکپدیده بیرون کشیدن نامیده می شود

الکترون های یک ماده تحت تأثیر نوری که به آن تابیده می شود.

در اثر فوتوالکتریک خارجییک الکترون از سطح یک ماده خارج می شود.

در اثر فوتوالکتریک داخلیالکترون از پیوند با اتم آزاد می شود، اما در داخل ماده باقی می ماند.

معادله انیشتین:

که در آن hn انرژی فوتون، n فرکانس آن، A تابع کار الکترون، انرژی جنبشی الکترون گسیل شده، v سرعت آن است.

قوانین اثر فوتوالکتریک:

تعداد فوتوالکترون های خارج شده از سطح فلز در واحد زمان متناسب با شار نوری است که بر فلز وارد می شود.

حداکثر انرژی جنبشی اولیه فوتوالکترون ها

با فرکانس نور فرودی تعیین می شود و به شدت آن بستگی ندارد.

برای هر فلز یک مرز قرمز از اثر فوتوالکتریک وجود دارد، یعنی. حداکثر طول موج l 0 که در آن اثر فوتوالکتریک هنوز ممکن است.

اثر فوتوالکتریک خارجی در لوله‌های فتو ضرب‌کننده (PMT) و مبدل‌های نوری الکترونی (EOCs) کاربرد پیدا می‌کند. PMT ها برای اندازه گیری شارهای نور با شدت کم استفاده می شوند. با کمک آنها می توان بیولومینسانس ضعیف را تعیین کرد. لوله های تقویت کننده تصویر در پزشکی برای افزایش روشنایی تصویر اشعه ایکس استفاده می شود. در ترموگرافی - برای تبدیل تابش مادون قرمز بدن به مرئی. علاوه بر این، از فتوسل در مترو هنگام عبور از گردان، در هتل های مدرن، فرودگاه ها و غیره استفاده می شود. برای باز و بسته شدن خودکار درها، برای روشن و خاموش کردن خودکار روشنایی خیابان، برای تعیین روشنایی (نور سنج) و غیره.

141. تابش اشعه ایکس-این تابش الکترومغناطیسیبا طول موج 0.01 تا 0.000001 میکرومتر. باعث درخشش و سیاه شدن صفحه نمایش پوشیده شده با فسفر امولسیون عکاسی می شود و آن را برای عکاسی مناسب می کند.

اشعه ایکس زمانی تولید می شود که الکترون ها به طور ناگهانی هنگام برخورد با آند در یک لوله اشعه ایکس متوقف می شوند. الکترون های گسیل شده توسط کاتد ابتدا با اختلاف پتانسیل شتاب دهنده تا سرعت های مرتبه 100000 کیلومتر بر ثانیه شتاب می گیرند. این تشعشع که bremsstrahlung نام دارد دارای یک طیف پیوسته است.

شدت اشعه ایکس با فرمول تجربی تعیین می شود:

جایی که I جریان در لوله، U ولتاژ، Z عدد ترتیبی اتم ماده آنتی کاتد، k ثابت است.

تابش اشعه ایکس ناشی از کاهش سرعت الکترون ها "برمسترالونگ" نامیده می شود.

پرتوهای ایکس با طول موج کوتاه معمولاً قدرت نفوذ بیشتری نسبت به امواج بلند دارند و به آنها می گویند. سخت است، و موج بلند نرم.

در ولتاژهای بالا در لوله اشعه ایکس، همراه با

تابش اشعه ایکس با طیف پیوسته، تابش اشعه ایکس با طیف خطی تولید می کند. دومی بر روی طیف پیوسته قرار می گیرد. این تابش مشخصه نامیده می شود، زیرا هر ماده دارای مشخصه طیف پرتو ایکس خط خود است (طیف پیوسته از ماده آند است و فقط با ولتاژ روی لوله اشعه ایکس تعیین می شود).

142. خواص تابش اشعه ایکس.اشعه ایکس تمام خصوصیاتی را دارد که پرتوهای نور را مشخص می کند:

1) در میدان های الکتریکی و مغناطیسی منحرف نشوید و بنابراین بار الکتریکی حمل نکنید.

2) جلوه عکاسی داشته باشد.

3) باعث یونیزاسیون گاز شود.

4) قادر به ایجاد لومینسانس.

5) می تواند شکسته شود، منعکس شود، قطبی شود و پدیده تداخل و پراش بدهد.

143. قانون موزلی.از آنجایی که اتم های مواد مختلف بسته به ساختارشان سطوح انرژی متفاوتی دارند، طیف های تشعشعی مشخصه به ساختار اتم های ماده آند نیز بستگی دارد. با افزایش بار هسته ای، طیف مشخصه به سمت فرکانس های بالاتر تغییر می کند. این الگو به قانون موزلی معروف است:

که در آن n بسامد خط طیفی است، Z شماره سریال عنصر ساطع کننده است، A و B ثابت هستند.

144. برهمکنش تابش اشعه ایکس با ماده.بسته به نسبت انرژی فوتون e و انرژی یونیزاسیون A، سه فرآیند اصلی انجام می شود.

پراکندگی منسجم (کلاسیک).. پراکندگی پرتوهای ایکس با طول موج بلند عمدتاً بدون تغییر طول موج رخ می دهد و به آن منسجم می گویند. . اگر انرژی فوتون کمتر از انرژی یونیزاسیون باشد بوجود می آید: hn<А. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяются, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.

پراکندگی نامنسجم (اثر کامپتون). در سال 1922 ق.خ. کامپتون با مشاهده پراکندگی پرتوهای ایکس سخت، کاهش قدرت نفوذ پرتو پراکنده را در مقایسه با پرتو فرودی کشف کرد. این بدان معناست که طول موج پرتوهای ایکس پراکنده بیشتر از طول موج پرتوهای ایکس فرودی است. پراکندگی پرتوهای ایکس با تغییر طول موج را ناهمدوس و خود پدیده را اثر کامپتون می نامند.

اثر فوتوالکتریک. در اثر فوتوالکتریک، تابش اشعه ایکس توسط یک اتم جذب می شود، در نتیجه یک الکترون به بیرون پرواز می کند و اتم یونیزه می شود (فتویونیزاسیون). اگر انرژی فوتون برای یونیزاسیون کافی نباشد، آنگاه اثر فوتوالکتریک می تواند خود را در تحریک اتم ها بدون گسیل الکترون نشان دهد.

عمل یونیزانتابش اشعه ایکس در افزایش رسانایی الکتریکی تحت تأثیر اشعه ایکس آشکار می شود. این ویژگی در دزیمتری برای تعیین کمیت اثر این نوع تابش استفاده می شود.

145. لومینسانس اشعه ایکسدرخشش تعدادی از مواد تحت تابش اشعه ایکس نامیده می شود. چنین درخششی از باریم پلاتین-سیانوژن به رونتگن اجازه داد تا پرتوها را کشف کند. از این پدیده برای ایجاد صفحه های نورانی ویژه به منظور مشاهده بصری اشعه ایکس، گاهی اوقات برای تقویت عملکرد پرتوهای ایکس بر روی صفحه عکاسی استفاده می شود که امکان تثبیت این پرتوها را فراهم می کند.

146. جذب اشعه ایکستوسط قانون بوگر شرح داده شده است:

F \u003d F 0 e - m x،

جایی که m ضریب تضعیف خطی است،

x ضخامت لایه ماده است،

F 0 شدت تابش فرودی است،

F شدت تابش ارسالی است.

147. تاثیر تابش اشعه ایکس بر بدن. اگرچه قرار گرفتن در معرض تابش در طول مطالعات اشعه ایکس کم است، اما می تواند منجر به تغییراتی در دستگاه کروموزومی سلول ها شود - جهش های تشعشعی. بنابراین، مطالعات اشعه ایکس باید تنظیم شود.

148. تشخیص اشعه ایکس.تشخیص اشعه ایکس بر اساس جذب انتخابی اشعه ایکس توسط بافت ها و اندام ها است.

149. رادیوسکوپی.در فلوروسکوپی، تصویری از یک جسم نیمه شفاف بر روی صفحه فلوروسکوپی به دست می آید. این تکنیک ساده و مقرون به صرفه است، به شما امکان می دهد حرکت اندام ها و حرکت ماده کنتراست را در آنها مشاهده کنید. با این حال، معایبی نیز دارد: پس از آن، هیچ سندی باقی نمانده است که بتوان بیشتر در مورد آن بحث کرد یا در نظر گرفت. مشاهده جزئیات کوچک تصویر روی صفحه نمایش سخت است. فلوروسکوپی با بار تابشی بسیار بیشتر از رادیوگرافی بر روی بیمار و پزشک همراه است.

150. رادیوگرافی.در اشعه ایکس پرتوی از اشعه ایکس به قسمتی از بدن که باید بررسی شود هدایت می شود. تشعشعی که از بدن انسان عبور کرده است روی فیلم می ریزد که پس از پردازش تصویری از آن به دست می آید.

151. الکترورونتژنوگرافی.در آن، یک پرتو اشعه ایکس که از یک بیمار عبور کرده است، روی صفحه سلنیومی با الکتریسیته ساکن می افتد. در این حالت صفحه پتانسیل الکتریکی خود را تغییر می دهد، تصویری نهفته از بارهای الکتریکی روی آن ظاهر می شود.

مزیت اصلی این روش، توانایی به دست آوردن سریع تعداد زیادی از تصاویر با کیفیت بالا بدون استفاده از فیلم اشعه ایکس حاوی ترکیبات گران قیمت نقره و بدون فرآیند نوری "مرطوب" است.

152. فلوروگرافی.اصل آن عکاسی از یک تصویر اشعه ایکس از یک صفحه روی یک فیلم غلتکی با فرمت کوچک است. در نظرسنجی های جمعی از جمعیت استفاده می شود. از مزایای روش سرعت و صرفه جویی است.

153. کنتراست مصنوعی اندام ها.روش بر اساس

ورود مواد بی ضرری که جذب می کنند به بدن

تابش اشعه ایکس بسیار قوی تر یا برعکس، بسیار ضعیف تر از اندام مورد مطالعه است. به عنوان مثال، به بیمار توصیه می شود که یک سوسپانسیون آبی سولفات باریم مصرف کند. در همان زمان، سایه ای از یک توده متضاد واقع در حفره معده روی تصویر ظاهر می شود. با توجه به موقعیت، شکل، اندازه و شکل سایه، می توان موقعیت معده، شکل و اندازه حفره آن را قضاوت کرد.

ید برای کنتراست غده تیروئید استفاده می شود. از گازهای مورد استفاده برای این منظور، اکسیژن، اکسید نیتروژن، دی اکسید کربن است. فقط اکسید نیتروژن و دی اکسید کربن را می توان به جریان خون تزریق کرد، زیرا آنها، بر خلاف اکسیژن، باعث آمبولی گاز نمی شوند.

154. تشدید کننده های تصویر اشعه ایکس.روشنایی درخششی که اشعه ایکس را به نور مرئی صفحه فلورسنت که توسط رادیولوژیست در هنگام انجام فلوروسکوپی استفاده می شود، تبدیل می کند، صدم کندل در هر متر مربع است (شمع یک شمع است). این تقریباً با روشنایی نور ماه در یک شب بدون ابر مطابقت دارد. با چنین روشنایی، چشم انسان در حالت دید گرگ و میش عمل می کند، که در آن جزئیات ظریف و تفاوت های کنتراست ضعیف بسیار ضعیف تشخیص داده می شوند.

افزایش روشنایی صفحه نمایش به دلیل افزایش متناسب دوز تابش به بیمار غیرممکن است که در حال حاضر بی ضرر نیست.

توانایی حذف این مانع توسط تشدید کننده های تصویر اشعه ایکس (ARIs) ارائه شده است که به دلیل شتاب مکرر الکترون ها با استفاده از میدان الکتریکی خارجی، قادر به افزایش روشنایی تصاویر هزاران بار هستند. URI علاوه بر افزایش روشنایی، می تواند دوز تابش را در طول مطالعه به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

155. آنژیوگرافی- روشی برای مطالعه کنتراست گردش خون

سیستمی که در آن، تحت کنترل بصری اشعه ایکس با استفاده از URI و تلویزیون، یک رادیولوژیست یک لوله الاستیک نازک - یک کاتتر - را وارد سیاهرگ می کند و آن را همراه با جریان خون، تقریباً به هر ناحیه از بدن هدایت می کند. حتی به قلب سپس در زمان مناسب، یک مایع رادیواپک از طریق کاتتر تزریق می شود و همزمان یک سری تصاویر با سرعت بالا به دنبال یکدیگر گرفته می شود.

156. روش دیجیتال پردازش اطلاعات.سیگنال های الکتریکی راحت ترین شکل برای پردازش پس از تصویر هستند. گاهی اوقات تأکید بر خط در تصویر، برجسته کردن کانتور، و گاهی برجسته کردن بافت مفید است. پردازش را می توان به دو روش الکترونیکی آنالوگ و دیجیتال انجام داد. برای اهداف پردازش دیجیتال، سیگنال‌های آنالوگ با استفاده از مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال ADC به یک فرم مجزا تبدیل می‌شوند و در این شکل به کامپیوتر تغذیه می‌شوند.

تصویر نوری دریافت شده بر روی صفحه فلوروسکوپی توسط یک مبدل نوری الکترون (EOC) تقویت می شود و از طریق سیستم نوری به ورودی لوله تلویزیون TT تغذیه می شود و به دنباله ای از سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود. با کمک ADC نمونه برداری و کوانتیزه انجام می شود و سپس روی حافظه دیجیتال با دسترسی تصادفی - RAM نوشته می شود و سیگنال های تصویر مطابق برنامه های مشخص شده پردازش می شوند. تصویر تبدیل شده مجدداً با استفاده از مبدل دیجیتال به آنالوگ DAC به فرم آنالوگ تبدیل می شود و روی صفحه نمایشگر دستگاه کنترل ویدیو VKU نمایشگر مقیاس خاکستری نمایش داده می شود.

157. کدگذاری رنگی تصاویر سیاه و سفید.بیشتر تصاویر درون‌بینی تک رنگ هستند، یعنی فاقد رنگ هستند. اما دید طبیعی انسان رنگی است. به منظور استفاده کامل از توانایی‌های چشم، در برخی موارد منطقی است که تصاویر درون‌بینی خود را در آخرین مرحله تغییر شکل مصنوعی رنگی کنیم.

وقتی چشم یک تصویر رنگی را درک می کند، وجود دارد

ویژگی های تصویر اضافی که تجزیه و تحلیل را تسهیل می کند. این

رنگ، اشباع رنگ، کنتراست رنگ. در رنگ، دید جزئیات و حساسیت کنتراست چشم چندین برابر افزایش می یابد.

158. اشعه ایکس درمانی.اشعه ایکس برای پرتودرمانی در درمان تعدادی از بیماری ها استفاده می شود. نشانه ها و تاکتیک های اشعه ایکس از بسیاری جهات شبیه به روش های گاما درمانی است.

159. توموگرافی.سایه های اندام ها و بافت های مجاور واقع در امتداد پرتو اشعه ایکس بر روی تصویر یک اندام یا تشکیل پاتولوژیک مورد علاقه پزشک قرار می گیرد.

ماهیت توموگرافی این است که در فرآیند عکسبرداری

لوله اشعه ایکس نسبت به بیمار حرکت می کند و تنها از جزئیاتی که در عمق مشخصی قرار دارند تصویر واضحی ارائه می دهد. بنابراین، توموگرافی یک مطالعه لایه ای اشعه ایکس است.

160. تابش لیزرمنسجمی است که به همان اندازه هدایت می شود

تابش بسیاری از اتم ها، ایجاد یک پرتو باریک از نور تک رنگ.

برای اینکه لیزر شروع به کار کند، لازم است تعداد زیادی از اتم‌های ماده کار آن را به حالت برانگیخته (دروپایدار) منتقل کند. برای این، انرژی الکترومغناطیسی از یک منبع خاص (روش پمپاژ) به ماده کار منتقل می شود. پس از آن، تقریباً همزمان انتقال اجباری همه اتم های برانگیخته به حالت عادی با انتشار یک پرتو فوتون قدرتمند در ماده کار آغاز می شود.

161. کاربرد لیزر در پزشکی.لیزرهای پر انرژی

به عنوان یک اسکالپل لیزری در انکولوژی استفاده می شود. با این کار برداشت منطقی تومور با حداقل آسیب به بافت‌های اطراف انجام می‌شود و این عمل می‌تواند در نزدیکی ساختارهای مغز با اهمیت عملکردی زیادی انجام شود.

از دست دادن خون هنگام استفاده از پرتو لیزر بسیار کمتر است، زخم کاملاً استریل شده است و تورم در دوره پس از عمل حداقل است.

لیزر به ویژه در میکروجراحی چشم موثر است. این امکان را برای درمان گلوکوم با " سوراخ کردن " با پرتو سوراخ های میکروسکوپی برای خروج مایع داخل چشمی فراهم می کند. لیزر یک درمان غیر جراحی برای جداشدگی شبکیه است.

تابش لیزر کم انرژیدارای اثر ضد التهابی، ضد درد، تغییر لحن عروقی، بهبود فرآیندهای متابولیک و غیره. از آن در درمان های خاص در زمینه های مختلف پزشکی استفاده می شود.

162. تاثیر لیزر بر بدن.تأثیر تابش لیزر بر بدن از بسیاری جهات شبیه تأثیر تابش الکترومغناطیسی در محدوده مرئی و مادون قرمز است. در سطح مولکولی، چنین تاثیری منجر به تغییر در سطوح انرژی مولکول‌های ماده زنده، بازآرایی استریوشیمیایی آنها و انعقاد ساختارهای پروتئینی می‌شود. اثرات فیزیولوژیکی قرار گرفتن در معرض لیزر با اثر فتودینامیک فعال سازی نوری، اثر تحریک یا مهار فرآیندهای زیستی، تغییرات در وضعیت عملکردی هر دو سیستم فردی و ارگانیسم به عنوان یک کل مرتبط است.

163. استفاده از لیزر در تحقیقات زیست پزشکی.یکی از زمینه های اصلی تشخیص لیزر است طیف سنجی ماده متراکمکه امکان تجزیه و تحلیل بافت های بیولوژیکی و تجسم آنها را در سطوح سلولی، درون سلولی و مولکولی فراهم می کند.

جایی که l فاصله بین فوکوس بالای هدف و کانون پایین چشمی است. L بهترین فاصله دید است. برابر با 25 سانتی متر؛ F 1 و F 2 - فواصل کانونی لنز و چشمی.

با دانستن فواصل کانونی F 1، F 2 و فاصله بین آنها l، می توانید بزرگنمایی میکروسکوپ را پیدا کنید.

در عمل، میکروسکوپ هایی با بزرگنمایی بیش از 1500-2000 مورد استفاده قرار نمی گیرند، زیرا توانایی تشخیص جزئیات دقیق یک جسم در میکروسکوپ محدود است. این محدودیت به دلیل تأثیر پراش نور در ساختار عبوری جسم داده شده است. در این راستا از مفاهیم حد تفکیک و تفکیک میکروسکوپ استفاده می شود.

تعیین حد تفکیک میکروسکوپ

حد تفکیک میکروسکوپکوچکترین فاصله بین دو نقطه از جسم که در آن به طور جداگانه در میکروسکوپ قابل مشاهده هستند نامیده می شود. این فاصله با فرمول تعیین می شود:

که در آن λ طول موج نور است. n ضریب شکست محیط بین عدسی و جسم است. u زاویه دیافراگم عدسی، برابر با زاویه بین پرتوهای شدید پرتو نور مخروطی است که وارد عدسی میکروسکوپ می شود.

در حقیقت، نور از جسم در یک مخروط خاص به سمت هدف میکروسکوپ منتشر می شود (شکل 2a)، که با یک روزنه زاویه ای مشخص می شود - زاویه u بین پرتوهای شدید پرتو نور مخروطی که وارد سیستم نوری می شود. در حالت محدود، طبق گفته Abbe، پرتوهای شدید پرتو نور مخروطی، پرتوهای مربوط به مرکز (صفر) و ماکزیمم 1 اصلی خواهند بود (شکل 2b).

مقدار 2nsin U دیافراگم عددی میکروسکوپ نامیده می شود. دیافراگم عددی را می توان با استفاده از یک محیط مایع خاص افزایش داد غوطه ور شدن- در فضای بین شی و شیشه پوشش میکروسکوپ.

در سیستم های غوطه وری، در مقایسه با سیستم های "خشک" یکسان، زاویه دیافراگم بزرگ تری به دست می آید (شکل 3).

شکل 3. نمودار سیستم غوطه وری

آب (n = 1.33)، روغن سرو (n = 1.514) و غیره به عنوان غوطه ور استفاده می شود. برای هر غوطه وری یک هدف به طور خاص محاسبه می شود و فقط با این غوطه وری قابل استفاده است.

از فرمول می توان دریافت که حد تفکیک میکروسکوپ به طول موج نور و دیافراگم عددی میکروسکوپ بستگی دارد. هر چه طول موج نور کوچکتر و دیافراگم بزرگتر باشد Z کوچکتر و در نتیجه حد تفکیک میکروسکوپ بیشتر می شود. برای نور سفید (نور روز)، می توانید مقدار متوسط ​​طول موج λ = 0.55 میکرومتر را در نظر بگیرید. ضریب شکست هوا n=1 است.

میکروسکوپ mbs-1

MBS-1 یک میکروسکوپ استریوسکوپی است که یک تصویر سه بعدی مستقیم از جسم مورد بررسی هم در نور عبوری و هم در نور منعکس شده ارائه می دهد.

میکروسکوپ از 4 قسمت اصلی تشکیل شده است:

- جدول؛

- سه پایه؛

- سر نوری با مکانیزم تغذیه درشت؛

- چشمی

مرحله میکروسکوپ از یک بدنه گرد تشکیل شده است که درون آن یک بازتابنده چرخشی با آینه و سطح مات تعبیه شده است. برای کار با نور روز، کیس دارای یک بریدگی است که نور آزادانه از آن عبور می کند. در قسمت پشتی بدنه میز یک سوراخ رزوه‌دار برای کار با نورگیر برقی تعبیه شده است. یک سر نوری به سه پایه میکروسکوپ متصل شده است - قسمت اصلی دستگاه که مهمترین واحدهای نوری در آن نصب شده اند.

یک درام با سیستم های گالیله ای نصب شده در آن در بدنه سر نوری قرار می گیرد. با چرخاندن محور درام به کمک دسته هایی با اعداد چاپ شده 0.6; 1 2 4 7 به بزرگنمایی های مختلف لنز دست می یابد. هر موقعیت درام به وضوح با یک نگهدارنده فنری خاص ثابت می شود. با کمک یک دسته روی پایه میکروسکوپ که سر نوری را حرکت می دهد، واضح ترین تصویر از جسم مورد بررسی به دست می آید.

کل سر نوری می تواند در امتداد میله سه پایه حرکت کند و در هر موقعیتی با یک پیچ ثابت شود. ضمیمه چشمی از یک راهنما تشکیل شده است که یک قطعه مستطیل شکل با دو سوراخ برای قاب های شیئی است.

هنگام مشاهده از طریق چشمی، باید لوله های چشمی را بچرخانید تا موقعیتی را پیدا کنید که در آن دو تصویر به یک تصویر تبدیل شوند. سپس، میکروسکوپ را روی جسم مورد مطالعه متمرکز کنید و بازتابنده را بچرخانید تا به روشنایی یکنواخت میدان برسید. هنگام تنظیم روشنایی، کارتریج با لامپ به سمت کلکتور حرکت می کند تا بهترین روشنایی جسم مشاهده شده به دست آید.

اساسا، MBS-1 برای کارهای آماده سازی، برای مشاهده اشیاء، و همچنین برای انجام اندازه گیری های خطی یا اندازه گیری مناطق مناطق آماده سازی در نظر گرفته شده است. طرح نوری میکروسکوپ در شکل نشان داده شده است. 4.

طرح نوری میکروسکوپ MBS-1 در شکل نشان داده شده است. 4.

هنگام کار در نور عبوری، منبع نور (1) با کمک یک بازتابنده (2) و یک کلکتور (3) یک آماده سازی شفاف نصب شده بر روی یک مرحله شی (4) را روشن می کند.

از سیستم خاصی به عنوان عدسی استفاده شد که شامل 4 لنز (5) با فاصله کانونی = 80 میلی متر و 2 جفت سیستم گالیله (6) و (7) بود که پشت آن لنزهایی (8) با فاصله کانونی 160 قرار دارند. میلی متر، که تصویر جسم را در سطوح کانونی چشمی ها تشکیل می دهند.

مجموع بزرگنمایی خطی سیستم نوری، متشکل از یک هدف (5)، سیستم های گالیله (6) و (7) و اهداف (8) است: 0.6; 1؛ 2؛ 4؛ 7. در پشت لنزها (8) 2 منشور اشمیت (9) وجود دارد که به شما امکان می دهد لوله های چشمی را در امتداد چشم ناظر بدون چرخاندن تصویر لنز بچرخانید.

میکروسکوپ MBS-1 با 3 جفت چشمی (10) با بزرگنمایی 6 عرضه می شود. 8؛ 12.5 و یک میکرومتر چشمی 8 برابر با رتیکول. آنها به شما اجازه می دهند بزرگنمایی کلی میکروسکوپ را از 3.6 تا 88 تغییر دهید (جدول 1). بزرگنمایی کلی میکروسکوپ حاصل بزرگنمایی چشمی و بزرگنمایی شیئ است.

میز 1.

مشخصات نوری میکروسکوپ MBS-1

2. سیستم نوری میکروسکوپ.

3. بزرگنمایی میکروسکوپ.

4. محدودیت مجوز. وضوح میکروسکوپ

5. بزرگنمایی مفید میکروسکوپ.

6. تکنیک های ویژه میکروسکوپ.

7. مفاهیم و فرمول های اساسی.

8. وظایف.

توانایی چشم در تشخیص جزئیات دقیق یک جسم به اندازه تصویر روی شبکیه یا زاویه دید بستگی دارد. برای افزایش زاویه دید از دستگاه های نوری خاصی استفاده می شود.

25.1. ذره بین

ساده ترین وسیله نوری برای افزایش زاویه دید یک ذره بین است که یک لنز همگرا با فوکوس کوتاه (f = 1-10 سانتی متر) است.

جسم مورد نظر بین ذره بین و جلوی آن قرار می گیرد تمرکزبه گونه ای که تصویر خیالی آن در محل مناسب برای یک چشم معین باشد. معمولاً از هواپیماهای محل اقامت دور یا نزدیک استفاده می شود. مورد دوم ترجیح داده می شود، زیرا چشم خسته نمی شود (عضله حلقوی منقبض نیست).

بیایید زوایای دیدی را که شیء در آن دیده می شود، با توجه به "برهنه" مقایسه کنیم. طبیعیچشم و با ذره بین. محاسبات برای موردی انجام می شود که تصویر خیالی شی در بی نهایت به دست آید (محدوده دور تطبیق).

هنگام بررسی یک جسم با چشم غیر مسلح (شکل 25.1، a)، برای به دست آوردن حداکثر زاویه دید، جسم باید در فاصله بهترین دید a 0 قرار گیرد. زاویه دیدی که در این مورد جسم تحت آن دیده می شود برابر با β \u003d B / a 0 است (B اندازه جسم است).

هنگام بررسی یک جسم با ذره بین (شکل 25.1، b)، در صفحه کانونی جلویی ذره بین قرار می گیرد. در این حالت، چشم تصویری خیالی از جسم B را می بیند که "در صفحه ای بی نهایت دور قرار دارد. زاویه دیدی که تصویر زیر آن دیده می شود برابر β" ≈ V / f است.

برنج. 25.1.زوایای دید: آ- با چشم غیر مسلح؛ ب- استفاده از ذره بین: f - فاصله کانونی ذره بین. ن - نقطه گره چشم

ذره بین- نسبت زاویه دیدβ", که زیر آن می توانید تصویر جسم را در یک ذره بین، با زاویه دید ببینیدβ, که در زیر آن شی با چشم عادی "مسلح" از بهترین فاصله قابل مشاهده است:

بزرگنمایی یک ذره بین برای چشم نزدیک بین و دور بین متفاوت است، زیرا آنها فواصل متفاوتی برای بهترین دید دارند.

ما بدون مشتق فرمول بزرگنمایی را می‌دهیم، که ذره‌بینی را به دست می‌دهد که توسط چشم نزدیک‌بین یا دور بین هنگام تشکیل تصویر در صفحه محل اقامت دور استفاده می‌شود:

جایی که a حد دور محل اقامت است.

فرمول (25.1) نشان می دهد که با کاهش فاصله کانونی ذره بین، می توان به افزایش دلخواه بزرگ دست یافت. اساساً همینطور است. با این حال، هنگام کاهش فاصله کانونی ذره بین و حفظ اندازه آن، چنین انحرافاتی ایجاد می شود که کل اثر بزرگنمایی را باطل می کند. بنابراین، ذره بین های تک لنز معمولاً دارای بزرگنمایی 5-7 برابر هستند.

برای کاهش انحرافات، ذره بین های پیچیده ای ساخته می شوند که از دو یا سه عدسی تشکیل شده است. در این صورت امکان افزایش 50 برابری وجود دارد.

25.2. سیستم نوری میکروسکوپ

بزرگنمایی بیشتر را می توان با بررسی تصویر واقعی جسم ایجاد شده توسط لنز یا سیستم عدسی دیگر با یک ذره بین به دست آورد. چنین دستگاه نوری در میکروسکوپ پیاده سازی می شود. ذره بین در این حالت نامیده می شود چشمی،و لنز دیگر لنزمسیر پرتوها در میکروسکوپ در شکل نشان داده شده است. 25.2.

جسم B در نزدیکی کانون جلویی لنز (F rev) قرار می گیرد به طوری که تصویر واقعی و بزرگ شده آن B بین چشمی و فوکوس جلویی آن قرار می گیرد.

برنج. 25.2.مسیر پرتوها در میکروسکوپ.

در این حالت چشمی یک تصویر بزرگنمایی مجازی B می دهد که توسط چشم بررسی می شود.

با تغییر فاصله بین جسم و عدسی، تصویر B "در صفحه محل سکونت دور چشم است (در این حالت چشم خسته نمی شود. برای فردی که بینایی طبیعی دارد، B" در صفحه کانونی چشمی، و B "در بی نهایت به دست می آید.

25.3. بزرگنمایی میکروسکوپ

ویژگی اصلی میکروسکوپ زاویه ای بودن آن است افزایش دادن.این مفهوم مشابه بزرگنمایی زاویه ای یک ذره بین است.

بزرگنمایی میکروسکوپ- نسبت زاویه دیدβ", که در زیر آن می توانید تصویر شی را در آن مشاهده کنید چشمی،به زاویه دیدβ, که در زیر آن شی با چشم "مسلح" از فاصله بهترین دید قابل مشاهده است (a 0):

25.4. محدودیت مجوز وضوح میکروسکوپ

ممکن است این تصور به وجود بیاید که با افزایش طول نوری لوله، می توان به بزرگنمایی دلخواه خود دست یافت و بنابراین، کوچکترین جزئیات جسم را در نظر گرفت.

با این حال، در نظر گرفتن ویژگی‌های موجی نور نشان می‌دهد که اندازه جزئیات کوچکی که می‌توان با میکروسکوپ مشاهده کرد، در معرض محدودیت‌های مرتبط با انکسارنوری که از دیافراگم لنز عبور می کند. به دلیل پراش، تصویر نقطه روشن شده یک نقطه نیست، بلکه دایره نوری کوچکاگر جزئیات (نقاط) در نظر گرفته شده از جسم به اندازه کافی دور باشند، عدسی تصاویر خود را به صورت دو دایره مجزا نشان می دهد و می توان آنها را متمایز کرد (شکل 25.3، a). کوچکترین فاصله بین نقاط قابل تشخیص مربوط به "لمس" دایره ها است (شکل 25.3، ب). اگر نقاط بسیار نزدیک باشند، "دایره های" مربوط به آنها همپوشانی دارند و به عنوان یک شی درک می شوند (شکل 25.3، ج).

برنج. 25.3.وضوح

مشخصه اصلی نشان دهنده قابلیت های میکروسکوپ در این زمینه است محدودیت مجوز

محدودیت وضوحمیکروسکوپ (Z) - کوچکترین فاصله بین دو نقطه از یک جسم که در آن آنها به عنوان اجسام جداگانه قابل تشخیص هستند (یعنی در میکروسکوپ به عنوان دو نقطه درک می شوند).

متقابل حد تفکیک نامیده می شود قدرت حل و فصل.هرچه حد رزولوشن کوچکتر باشد، وضوح بیشتر است.

حد تئوریک قدرت تفکیک میکروسکوپ به طول موج نور مورد استفاده برای روشنایی و دیافراگم زاویه ایلنز

دیافراگم زاویه ای(u) - زاویه بین پرتوهای شدید پرتو نوری که از جسم وارد عدسی شیئی می شود.

اجازه دهید فرمول حد تفکیک میکروسکوپ در هوا را بدون استخراج نشان دهیم:

جایی که λ طول موج نوری است که جسم را روشن می کند.

میکروسکوپ های مدرن دارای دیافراگم زاویه ای تا 140 درجه هستند. در صورت قبولی λ = 0.555 میکرومتر، سپس مقدار Z = 0.3 میکرومتر را برای حد وضوح بدست می آوریم.

25.5. بزرگنمایی مفید میکروسکوپ

اجازه دهید دریابیم که بزرگنمایی میکروسکوپ برای یک حد مشخص از وضوح هدف آن چقدر باید باشد. بیایید در نظر بگیریم که چشم به دلیل ساختار شبکیه، حد تفکیک خاص خود را دارد. در سخنرانی 24 ما برآورد زیر را برای محدودیت وضوح چشم: Z GL = 145-290 میکرومتر. برای اینکه چشم بتواند همان نقاطی را که میکروسکوپ جدا می کند تشخیص دهد، بزرگنمایی لازم است.

این افزایش نامیده می شود افزایش مفید

توجه داشته باشید که هنگام استفاده از میکروسکوپ برای عکاسی از یک شی با فرمول (25.4)، به جای Z GL، باید از حد وضوح فیلم Z PL استفاده کرد.

بزرگنمایی مفید میکروسکوپ- بزرگنمایی که در آن یک جسم با اندازه ای برابر با حد تفکیک میکروسکوپ تصویری دارد که اندازه آن برابر با حد تفکیک چشم است.

با استفاده از تخمین به دست آمده در بالا برای حد تفکیک میکروسکوپ Z m ≈0.3 میکرومتر)، متوجه می شویم: G p ~ 500-1000.

دستیابی به یک مقدار بزرگتر برای بزرگنمایی میکروسکوپ منطقی نیست، زیرا به هر حال مشاهده جزئیات اضافی امکان پذیر نخواهد بود.

بزرگنمایی مفید میکروسکوپ - این ترکیب معقولی از قدرت تفکیک میکروسکوپ و چشم است.

25.6. تکنیک های ویژه میکروسکوپی

تکنیک های میکروسکوپی ویژه برای افزایش وضوح (کاهش حد تفکیک) میکروسکوپ استفاده می شود.

1. غوطه وری.در برخی میکروسکوپ ها برای کاهش محدودیت وضوحفضای بین عدسی و جسم با یک مایع خاص پر شده است - غوطه وریچنین میکروسکوپی نامیده می شود غوطه وریاثر غوطه وری کاهش طول موج است: λ = λ 0 /n، جایی که λ 0 - طول موج نور در خلاء و n ضریب شکست غوطه وری است. در این مورد، حد تفکیک میکروسکوپ با فرمول زیر تعیین می شود (تعمیم فرمول (25.3)):

توجه داشته باشید که لنزهای ویژه ای برای میکروسکوپ های غوطه وری ایجاد می شوند، زیرا فاصله کانونی عدسی در یک محیط مایع تغییر می کند.

2. میکروسکوپ UV.برای کاهش محدودیت وضوحاز اشعه ماوراء بنفش موج کوتاه، نامرئی برای چشم استفاده کنید. در میکروسکوپ های فرابنفش، یک ریز شی در اشعه ماوراء بنفش بررسی می شود (در این مورد، عدسی ها از شیشه کوارتز ساخته شده اند و ثبت بر روی فیلم عکاسی یا روی یک صفحه درخشان خاص انجام می شود).

3. اندازه گیری اندازه اجسام میکروسکوپیبا استفاده از میکروسکوپ می توانید اندازه جسم مشاهده شده را تعیین کنید. برای این کار از میکرومتر چشمی استفاده کنید. ساده ترین میکرومتر چشمی یک صفحه شیشه ای گرد است که بر روی آن مقیاسی با تقسیم بندی اعمال می شود. میکرومتر در صفحه تصویر دریافتی از لنز تنظیم می شود. هنگامی که از طریق چشمی مشاهده می شود، تصاویر جسم و مقیاس ادغام می شوند، می توان محاسبه کرد که چه فاصله ای در مقیاس با مقدار اندازه گیری شده مطابقت دارد. مقدار تقسیم میکرومتر چشمی را با توجه به جسم شناخته شده به طور مقدماتی تعیین کنید.

4. میکروپروژه و میکروفوتوگرافی.با استفاده از میکروسکوپ، نه تنها می توانید یک شی را از طریق چشمی مشاهده کنید، بلکه می توانید از آن عکس بگیرید یا آن را روی صفحه نمایش دهید. در این مورد از چشمی های ویژه ای استفاده می شود که تصویر میانی A "B" را روی فیلم یا روی صفحه نمایش می دهد.

5. اولترا میکروسکوپی.میکروسکوپ به شما اجازه می دهد تا ذرات را تشخیص دهید که اندازه آنها خارج از وضوح آن است. در این روش از روشنایی مایل استفاده می شود که به دلیل آن ریزذرات به صورت نقاط روشن در پس زمینه تاریک قابل مشاهده هستند، در حالی که ساختار ذرات قابل مشاهده نیست، فقط می توان واقعیت حضور آنها را مشخص کرد.

این تئوری نشان می دهد که مهم نیست میکروسکوپ چقدر قدرتمند باشد، هر جسم کوچکتر از 3 میکرون در آن به سادگی به عنوان یک نقطه و بدون هیچ جزئیاتی نشان داده می شود. اما این بدان معنا نیست که چنین ذرات قابل مشاهده، نظارت یا شمارش نیستند.

برای مشاهده ذراتی که ابعاد آنها کوچکتر از حد تفکیک میکروسکوپ است، دستگاهی به نام اولترامیکروسکوپبخش اصلی اولترامیکروسکوپ یک دستگاه روشن کننده قوی است. ذرات روشن شده در این روش در یک میکروسکوپ معمولی مشاهده می شوند. اولترامیکروسکوپی بر این واقعیت استوار است که ذرات کوچک معلق در یک مایع یا گاز تحت نور شدید جانبی قابل رویت می شوند (ذرات گرد و غبار قابل مشاهده در یک پرتو خورشید).

25.8. مفاهیم و فرمول های اساسی

انتهای جدول

25.8. وظایف

1. عدسی با فاصله کانونی 0.8 سانتی متر به عنوان شیء میکروسکوپ با فاصله کانونی چشمی 2 سانتی متر استفاده می شود، طول نوری لوله 18 سانتی متر است، بزرگنمایی میکروسکوپ چقدر است؟

2. حد وضوح لنزهای خشک و غوطه ور (n = 1.55) با دیافراگم زاویه ای u = 140 o را تعیین کنید. طول موج را برابر با 0.555 میکرومتر در نظر بگیرید.

3. حد تفکیک در یک طول موج چقدر است λ \u003d 0.555 میکرون، اگر دیافراگم عددی باشد: A 1 \u003d 0.25، A 2 \u003d 0.65؟

4. برای بررسی یک عنصر درون سلولی با قطر 0.25 میکرومتر در میکروسکوپ هنگامی که از طریق فیلتر نور نارنجی (طول موج 600 نانومتر) مشاهده می شود، مایع غوطه وری را با چه ضریب شکست باید گرفت؟ زاویه دیافراگم میکروسکوپ 70 درجه است.

5. روی لبه ذره بین نوشته "x10" وجود دارد فاصله کانونی این ذره بین را تعیین کنید.

6. فاصله کانونی عدسی میکروسکوپ f 1 = 0.3 سانتی متر، طول لوله Δ \u003d 15 سانتی متر، بزرگنمایی G \u003d 2500. فاصله کانونی F 2 چشمی را پیدا کنید. بهترین فاصله دید 0 = 25 سانتی متر.

قدرت تفکیک چشم محدود است. وضوحمشخص شده است فاصله مجاز، یعنی حداقل فاصله بین دو ذره همسایه که هنوز به طور جداگانه قابل مشاهده هستند. فاصله مجاز تا چشم غیر مسلح حدود 0.2 میلی متر است. برای افزایش وضوح از میکروسکوپ استفاده می شود. برای مطالعه ساختار فلزات، میکروسکوپ را برای اولین بار در سال 1831 توسط Anosov P.P. که به مطالعه فولاد داماسک پرداخته بود و بعداً در سال 1863 توسط G. Sorby انگلیسی که آهن شهاب سنگی را مطالعه کرد، مورد استفاده قرار گرفت.

فاصله مجاز با نسبت تعیین می شود:

جایی که ل- طول موج نوری که از شی مورد مطالعه وارد عدسی می شود، nضریب شکست محیط بین جسم و عدسی است و آ- دیافراگم زاویه ای، برابر با نیمی از زاویه باز شدن پرتو پرتوهای ورودی به لنز، تصویر را ارائه می دهد. این ویژگی مهم لنز بر روی بشکه لنز حک شده است.

لنزهای خوب حداکثر زاویه دیافراگم a = 70 درجه و سینا » 0.94 دارند. اکثر مطالعات از اهداف خشک در هوا استفاده می کنند (1 = n). اهداف غوطه وری برای کاهش فاصله تفکیک استفاده می شود. فضای بین جسم و عدسی با یک مایع شفاف (غوطه ور) با ضریب شکست بالا پر شده است. معمولاً از یک قطره روغن سرو استفاده می شود (n = 1.51).

اگر l = 0.55 میکرومتر را برای نور سفید مرئی در نظر بگیریم، حداقل فاصله تفکیک میکروسکوپ نوری برابر است با:

بنابراین، وضوح یک میکروسکوپ نوری با طول موج نور محدود می شود. لنز باعث افزایش تصویر میانی جسم می شود که از طریق چشمی مانند یک ذره بین مشاهده می شود. چشمی تصویر میانی جسم را بزرگ می کند و نمی تواند وضوح میکروسکوپ را افزایش دهد.

کل بزرگنمایی یک میکروسکوپ برابر است با حاصلضرب بزرگنمایی جسم و چشمی. در میکروسکوپ های متالوگرافی، مطالعات ساختار فلزات با افزایش 20 تا 2000 برابری انجام می شود.

مبتدیان این اشتباه رایج را مرتکب می شوند که سعی می کنند ساختار را بلافاصله با بزرگنمایی بالا ببینند. باید در نظر داشت که هر چه بزرگنمایی جسم بیشتر باشد، ناحیه قابل مشاهده در میدان دید میکروسکوپ کوچکتر است. بنابراین، توصیه می شود که مطالعه را با هدف ضعیف آغاز کنید تا ابتدا ماهیت کلی سازه فلزی در یک منطقه بزرگ ارزیابی شود. اگر میکروآنالیز با یک هدف قوی شروع شود، بسیاری از ویژگی های مهم ساختار فلزی ممکن است مورد توجه قرار نگیرد.

پس از یک نمای کلی از سازه در بزرگنمایی های کم میکروسکوپ، یک شیئی با چنین وضوحی انتخاب می شود تا تمام کوچکترین جزئیات ضروری ساختار را مشاهده کند.

چشمی به گونه ای انتخاب می شود که جزئیات سازه با بزرگنمایی شیئی به وضوح قابل مشاهده باشد. اگر چشمی به اندازه کافی بزرگ‌نمایی نشود، جزئیات دقیق تصویر میانی ایجاد شده توسط شیئ از طریق میکروسکوپ دیده نمی‌شود و در نتیجه وضوح شی به طور کامل مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. اگر چشمی بیش از حد بزرگ‌نمایی شود، جزئیات جدید ساختار آشکار نمی‌شود، در عین حال، خطوط جزئیات آشکار شده تار می‌شوند و میدان دید باریک‌تر می‌شود. بزرگنمایی خود چشمی روی قاب آن حک شده است (مثلاً 7 x).