Поляриметрия. Световой микроскоп.. Разрешение и полезное увеличение в микроскопах.

Поляриметрия.

Поляризация света широко используется в измерениях концентраций оптически активных веществ. Приборы, предназначенные для этой цели, называются поляриметрами. Оптически активные вещества могут вращать плоскость линейно поляризованного света, проходящего через их кристаллы или ионы. Некоторые из них вращают её по часовой стрелке. Они называются правовращающими веществами (D-изомерами вещества). Другие вещества вращают плоскость поляризации против часовой стрелки. Это левовращающие вещества, или (L-изомеры вещества).

Сахара и аминокислоты являются оптически активными веществами. Их молекулы могут находиться в двух формах, которые химически идентичны, но отличаются в пространственном расположении атомов. Они могут считаться зеркальными отражениями друг друга. Такие формы молекул называются стереоизомерами (D-изомеры и L-изомеры). Можно отметить, что в организмах вещества представлены только одной формой стереомеров. Например, все белки состоят из L-аминокислот.

Поляриметрия позволяет отличать D-изомеры от L-изомеров и измерять их концентрацию. Поляриметр состоит из двух поляроидных фильтров: поляризатора и анализатора. Поляризатор превращает луч естественного света в плоскополяризованный свет. Анализатор физически идентичен поляризатору. Если оба поляроидных фильтра сориентированы параллельно, анализатор пропускает через себя поляризованный поляризатором свет. Если поляризатор и анализатор расположены взаимоперпендикулярно, анализатор не пропускает свет, прошедший через поляризатор.

В поляриметре между поляризатором и анализатором устанавливают кювету с растовором сахара. Сахар поворачивает плоскость поляризации на некоторый угол, который зависит от концентрации сахара в растворе. Концентрацию сахара в растворе определяют по углу, на который необходимо повернуть анализатор, чтобы восстанавить прохождение через него поляризованного света.

Световой микроскоп.

Микроскоп является одним из наиболее часто используемых в медицине физических приборов. Световой микроскоп есть в каждой клинической лаборатории..

Микроскоп применяется для увеличения рассматриваемых объектов. Для этого в микроскопе используют две линзы. Одна из них расположена возле изучаемого объекта и называется объективом. Другая линза – позволяет рассмотреть конечное изображение объекта и называется окуляром, или глазной линзой. Объектив и окуляр – собирающие линзы с небольшим фокусным расстоянием. В действительности обе линзы представляют собой совокупность нескольких линз, которые вместе способствуют уменьшению хроматической и сферической аббераций.

При использовании микроскопа объект (АВ) устанавливают на немного большем расстоянии от объектива, чем его фокусное расстояние F₁ от центра линзы объектива (Рис. 6). Он формирует действительное, перевернутое и увеличенное изображение объекта (А₁В₁) в тубусе микроскопа. Изображение, полученное с помощью объектива, становится объектом для окуляра, который расположен так, чтобы изображение объектива находилось впереди фокуса F₂ линзы окуляра. Окуляр функционирует как простое увеличительное стекло, используемое для просмотра изображения, полученного спомощью объектива. В результате формируется мнимое, перевернутое и увеличенное изображение первоначального объекта (или мнимое, прямое, увеличенное изображение изображения, полученного с помошью объектива) – А₂В₂.

Общее увеличение микроскопа находят, умножив увеличение объектива на увеличение окуляра. Величину увеличения каждой из линз определяют отношением расстояния от рассматриваемого объекта к фокусному расстоянию объектива и окуляра.

Рис. 6. Построение изображения в световом микроскопе.

Разрешение и полезное увеличение в микроскопах.

Вычислено, что предел разрешения светового микроскопа составляет около 250 нанометров, что позволяет получитьполезное увеличение (при котором глаз различаетвсе элементы структуры объекта, разрешимые микроскопом) равное 400. Эта величина является пределом полезного увеличения обычного светового микроскопа. Большее увеличение не будет способствовать рассмотрению никаких дополнительных деталей объекта.
Есть два пути улучшить разрешение микроскопа: использовать наиболее короткие длины световых волн и заполнять пространство между рассматриваемым объектом и объективом жидкостью с большими показателями преломления. Так, погружение объекта в масло кедра, которое иеет показатель преломления n = 1, 4, позволяет улучшить изображение объекта. Ультрафиолетовые лучи имеют меньшую длину волны, чем видимый свет, и позволяет увеличить разрешение микромкопа. Кроме того, ультрафиолетовые микроскопы используются для изучение струтутуры биологических макромолекул (например, нуклеиновых кислот и белков), которые сильно поглощают ультрафиолетовый свет, что позволяет получать хороший контраст.