 |
Микроскоп, ход лучей, увеличение
|
|
|
|
Ф КГМУ 4/3-06/04
ПП КГМУ 4/04
Карагандинский государственный медицинский университет
Кафедра медицинской биофизики и информатики
Методические рекомендации для самостоятельной работы студентов
Под руководством преподавателя
Тема: Закономерности поглощения света биологическими системами. Спектрофотометрические методы исследования. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.
Дисциплина: OODO12 МВ 1112 медицинская биофизика
Специальность: 5В130100-«Общая медицина»
Курс: I
Составитель: Коршуков И.В., Мхитарян К.Э.
Время (продолжительность): 2 часа.
Караганда 2015
Обсуждены и утверждены на заседании кафедры
Протокол № __ от «__» ______20__
зав. кафедрой _______________ Койчубеков Б.К.
Тема: Закономерности поглощения света биологическими системами.
Подтема: Специальные приемы микроскопии биологических объектов.
Цель: Студент должен иметь возможность выбирать способ микроскопии, наиболее подходящий для данных условий изучения биологических объектов.
Задачи обучения:
а. Описать основные свойства света, как электромагнитной волны.
б. Описать поведение света в простой оптической системе, состоящей из одной линзы.
в. Описать оптическую систему световой микроскопии.
г. Описать оптические системы других типов микроскопии.
Форма проведения: Метод малых групп
Задания по теме: Выберите 5 основных методов микроскопии в медицинской области, основанных на различных физических явлениях. Объясните свое решение. Опишите каждый метод в 4 пунктах:
I. Цель этого метода
II. Физические основы этого метода, в данном случае объяснить, как свет взаимодействует с образцом и проходит через оптическую систему микроскопа, схематический вид следования лучей.
|
|
|
III. Ограничения этого метода
IV. Преимущества и недостатки по сравнению с другими методами, имеющими такое же назначение (следует отметить объект сравнения).
Раздаточные материалы: Нет.
Литература:
Основная:
1. Микроскопические методы исследования: http://www.golkom.ru/kme/13/2-172-3-1.html
2. Световая микроскопия. http://www.vita-club.ru/micros2.htm
3. Микроскоп и микроскопические методы исследования. http://nsau.edu.ru/images/vetfac/images/ebooks/microbiology/stu/bacter/microscop.htm
4. Методы световой и электронной микроскопии. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=721808
8. Контроль:
1. Какие преимущества вы можете назвать для световой микроскопии.
2. Какие недостатки вы можете назвать для световой микроскопии.
3. Какой метод микроскопии является самым популярным? Поясните свой ответ.
4. Какой метод микроскопии может быть использован для визуализации без окрашивания, изначально прозрачного объекта? Поясните свой ответ.
5. Какой метод может быть использован для визуализации генетического материала в клетке? Поясните свой ответ.
Обратная связь.
| 1 совершенно несогласен | 2 несогласен | 3 не знаю | 4 согласен | 5 совершенно согласен | ||
| Это занятие развило мои навыки по решению проблем. | ||||||
| Для успешного прохождения этого занятия от меня требовалась только хорошая память. | ||||||
| Это занятие развило моё умение работать в команде. | ||||||
| Данное занятие улучшило мои аналитические способности. | ||||||
| Данное занятие улучшило мои навыки изложения письменного материала. | ||||||
| На занятии требовалось глубокое понимание материала. | ||||||
| Преподаватель был более заинтересован в проверке того что я запомнил, чем того что я понял. |
Если в ходе занятия вы не смогли выполнить задание или получили неудовлетворительную оценку ответьте на следующий вопрос:
|
|
|
Каковы причины невыполнения задания?
А) недостаточная активность участников малой группы
Б) отсутствие или недостаточное количество учебной литературы
В) недостаток базовых (школьных) знаний по физике
Г) недостаточно усилий приложено для выполнения задания
Д) чрезмерная сложность задания
Е) недостаток времени
ПРИЛОЖЕНИЕ
ДИДАКТИЧЕСКИЙ БЛОК
Микроскоп, ход лучей, увеличение
Оптическая система простейшего микроскопа состоит из двух линз: объектива и окуляра. Окуляр применяется также в зрительной трубе рефрактометра и спектроскопа, в поляриметре и других оптических приборах.
В простейшем виде окуляр - это собирающая линза, которую помещают перед глазом так, чтобы ее задний главный фокус примерно совпадал с оптическим центром глаза, а рассматриваемый предмет находился несколько ближе ее переднего фокуса (рис. 1). Лучи, исходящие из точек наблюдаемого в окуляр предмета (например, из точки Б), преломляются в линзе и выходят из нее расходящимся пучком. Попадая в глаз, лучи преломляются в его средах и пересекаются на сетчатой оболочке глаза, образуя действительное изображение предмета. Глаз относит это изображение к точкам пересечения продолжения лучей, попадающих в глаз. Совокупность этих точек называют мнимым изображением предмета (точка Б'), Поэтому можно сказать, что глаз «видит» мнимое изображение предмета, образованное с помощью окуляра и увеличенное по сравнению с предметом. Удобным при этом является то, что окуляр дает прямое изображение.
Рис. 1
Рассмотрим ход лучей через окуляр и глаз при построении изображения от предмета в виде стрелки А Б (рис. 1). Луч, исходящий из точки Б параллельно главной оси, после преломления в линзе Л пройдет через оптический центр О' глаза, который по условию совпадает с задним фокусом линзы, и упадет на сетчатую оболочку глаза в точке Б", которая и является действительным изображением точки Б предмета.
По общему правилу точка изображения находится как точка пересечения по крайней мере двух лучей, исходящие из соответствующей точки предмета. Необходимость двух лучей обусловлена тем, что точка их пересечения определяет положение плоскости изображения. Если положение этой плоскости известно, то точка изображения может быть найдена как точка пересечения этой плоскости и хотя бы одного луча, исходящего из точки предмета, например луча, проходящего через оптический центр линзы. Подобные условия и имеют место в данном случае: для нормального глаза вследствие аккомодации плоскость изображения (независимо от расположения предмета) совпадает с центральной частью сетчатки. Поэтому точка изображения предмета может быть найдена как точка пересечения плоскости сетчатки и только одного луча, проходящего через оптический центр глаза, В данном случае так и определена точка Б'' изображения.
|
|
|
Для полноты картины на рис.1 изображен также ход и второго луча, который из точки Б пройдет через оптический центр линзы О и преломится в оптических средах глаза таким образом, что его пересечение с первым лучом произойдет в той же точке Б" на сетчатой оболочке.
Мнимое изображение (Б'А') находится на месте пересечения продолжения лучей, вступающих в глаз. Расстояние, на котором оно получается, зависит от того, насколько близко к фокусу окуляра расположен предмет. Если предмет находится в фокусе, то лучи из окуляра выходят параллельными, а изображение уходит в бесконечность и глаз наблюдает его при покое аккомодации.
При приближении предмета к линзе угол расхождения лучей, выходящих из окуляра, увеличивается и изображение получается ближе к линзе. В этом случае оно наблюдается в условиях аккомодации глаза - на расстоянии наилучшего зрения, равном 25 см.
Увеличение, которое дает окуляр, при этом почти не изменяется (в этом можно убедиться путем построения хода лучей). Поэтому расстояние, на котором глаз фиксирует мнимое изображение, не имеет особого значения и определяется только удобством наблюдающего.
Окуляр образует мнимое изображение, которое нельзя измерить непосредственно, но о величине которого можно судить по углу зрения. В связи с этим вводят понятие об угловом увеличении, которое дает окуляр (или вообще оптический прибор).
|
|
|
Угловое увеличение у численно равно отношению угла зрения bпр на предмет, когда он рассматривается с помощью оптического прибора, к углу зрения bгл на этот же предмет при наблюдении его невооруженным глазом:
Угловое увеличение показывает, во сколько раз величина изображения предмета на сетчатке глаза в первом случае больше, чем во втором.
Угол зрения глаза, вооруженного окуляром, есть угол b' (рис. 1). Из DО'Ов, учитывая, что Ов=АБ=d, находим тангенс угла b', равный отношению величины d предмета к фокусному расстоянию f линзы: tg b'=d/f. Как видим, расстояние до мнимого изображения в формулу не входит. При наблюдении невооруженным глазом предмет располагается на расстоянии наилучшего зрения s. В этом случае тангенс угла зрения b определяется как отношение величины d предмета к расстоянию наилучшего зрения tgb=d/s. Тогда угловое увеличение окуляра (по малости углы зрения можно заменить их тангенсами)
Увеличение окуляра равно отношению расстояния наилучшего зрения к фокусному расстоянию линзы. (Формула тем точнее, чем меньше f по сравнению с s.). Окуляр может дать увеличение до 20-25 раз.
Рис. 2
В микроскопе предмет АБ (рис. 2) помещается несколько дальше переднего главного фокуса объектива Об. При этом плоскость промежуточного изображения A'Б' находится за двойным фокусным расстоянием объектива. Окуляр Ок располагается так, чтобы эта плоскость находилась несколько ближе к линзе, чем ее передний фокус. Ход лучей через объектив строим по общим правилам. Ход лучей через окуляр и глаз строим аналогично предыдущему случаю, рассматривая изображение А'Б' как предмет, расположенный перед окуляром. Для этого лучи, образующие точку Б' промежуточного изображения, надо продолжить до пересечения g главной плоскостью окуляра в точках l и l '. Через оптический центр О' окуляра проводятся побочные оси, параллельные этим лучам, до пересечения в точках m и n с фокальной плоскостью MN окуляра, которая в данном случае совпадает с главной плоскостью глаза. Рассматриваемые лучи должны пройти через эти точки как через фокусы для лучей соответствующего направления.
Аналогичное построение выполняется и для нахождения точек пересечения этих лучей с фокальной плоскостью глаза Фгл, на пересечении их за фокальной плоскостью и находится точка Б”' изображения на сетчатке. Точка Б" мнимого изображения найдется как точка пересечения продолжения отрезков lm и l'n рассматриваемых лучей.
Угловое увеличение микроскопа gм численно равно произведению линейного увеличения объектива gоб и углового увеличения окуляра
|
|
|
Линейное увеличение линзы равно отношению расстояний от ее оптического центра до изображения (b) и до предмета (а):b=b/a. Применяя эту формулу к объективу микроскопа, можно считать расстояние а от предмета до объектива равным фокусному расстоянию объектива: а= f о6. Расстояние от объектива до изображения равняется сумме фокусного расстояния объектива f об и так называемой оптической длины тубуса L0 (расстояние между задним главным фокусом объектива и передним главным фокусом окуляра): b=fоб+L0 или, пренебрегая фокусным расстоянием объектива по сравнению с оптической длиной тубуса (последняя обычно в десятки раз больше), b»L0. Тогда увеличение объектива gоб=b/a=L0//fоб. Следовательно, увеличение микроскопа
Эта формула тем точнее, чем меньше f об по отношению к L0. Увеличения объектива и окуляра указываются на их оправе.
|
|
|
