Поляризационный и интерференционный микроскопы. Электронный микроскоп.

Поляризационный и интерференционный микроскопы. Электронный микроскоп.

В поляризиционных и интерференционных микроскопах используют волновые свойства света для улучшения контраста рассматриваемых прозрачных структур.
В поляризационных микроскопах объект, имеющий произвольную и нерегулярную структуру, освещают поляризованным светом. После прохождения через объект свет поступает в анализатор, установленный под углом 90⁰ к начальной плоскости поляризации. В таком положении в отсутствие объекта или если объект однородный поляризованый свет не проходит через анализатор.

Часто объект содержит структуры, показатели преломления которых зависят от направления светового луча и направления напряженности электрического поля. Например, A-диски в саркомерах поперечно-полосатых мышц. При попадании на них поляризованного света плоскость его поляризации поворачивается, и свет частично проходит через анализатор.

В интерференционном микроскопе освещающий объект свет разделяется на два луча. Один луч проходит через объект, имеющий структуры с различными показателями преломления. Второй луч не проходит через объект, направляясь в объектив. После прохождения первого луча через объект, возникает разность фаз между двумя лучами. При соединении лучей в окулярной части прибора между ними происходит интерференция, и формируется интерференционная картина, представляющая собой области различных интенсивностей света. Таким образом, многие структуры прозрачного объекта, обладающие различными показателями преломления, становятся видимыми.

Как было упомянуто выше, разрешение светового микроскопа ограничено величиной длины волны света. Значительно большее разрешение можно достигнуть заменой света на поток электронов. Хотя электроны являются частицами, они также обладают волновыми свойствами. В электронных микроскопах электроны, полученные термоэмиссией, направляются и ускоряются разностью электрических потенциалов и фокусируются магнитными линзами. Длина волны, полученная с помощью электронов, ускоренных разностью потенциалов 50кВ, в 5-10 меньше длин волн видимого света. На практике разрешение электронного микроскопа почти в 1000 раз превышает предельное разрешение светового микроскопа.

1. Тема 11: Тепловое излучение

2. Курс: первый семестр: первый

3. Продолжительность лекции: 2 часа

4. Контингент слушателей: студенты

5. Учебная цель: изучение волновой оптики

6. Иллюстративный материал и оснащение: интерактивная доска

7. Подробный план:

1). Тепловое излучение.

2). Характеристики и законы теплового излучения.

3). Спектр излучения чёрного тела. Излучение Солнца.

4). Физические основы тепловидения.

8. Методы контроля знаний и навыков: традиционные методы контроля.

9. Литература: см. в приложении.

Конспект лекции

Тепловое излучение.

Энергия, расходуемая светящимся телом на излуче­ние, может пополняться из различных источников. Окис­ляющийся на воздухе фосфор светится за счет энергии, выделяемой при химическом превращении. Такой вид свечения называется хемилюминесценцией. Све­чение, возникающее при различных видах самостоятель­ного газового разряда, носит название электролю­минесценции. Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называют катодо-л юм и не сцен цией. Испускание телом излучения не­которой характерной для него длины волны λ ₁ можно вы­звать, облучая это тело (или облучив предварительно) излучением длины волны λ ₂, меньшей чем λ ₁. Такие про­цессы объединяются под названием фотолюминес­ценции.
Самым распространенным является свечение тел, обусловленное их нагреванием. Этот вид свечения назы­вается тепловым (или температурным) излу­чением. Тепловое излучение имеет место при любой температуре, однако при невысоких температурах излу­чаются практически лишь длинные (инфракрасные) элек­тромагнитные волны.
Окружим излучающее тело непроницаемой оболочкой с идеально отражающей поверхностью (рис. 154). Воздух из оболочки удалим. Отраженное оболочкой излучение, упав на тело, поглотится им (частично или полностью). Следовательно, будет происходить непрерывный обмен энергией между телом и заполняющим оболочку излуче­нием. Если распределение энергии между телом и излу­чением остается неизменным для каждой длины волны, состояние системы тело — излучение будет равновесным. Опыт показывает, что единственным видом излучения, которое может находиться в равновесии с излучающими телами, является тепловое излучение. Все остальные виды излучения оказываются неравно­весными.
Способность теплового излучения находиться в равновесии с излучаю­щими телами обусловлена тем, что его интенсивность возрастает при повыше­нии температуры. Допустим, что рав­новесие между телом и излучением (см. рис. 1) нарушено и тело излу­чает энергии больше, чем поглощает. Тогда внутренняя энергия тела будет убывать, что приведет к понижению температуры. Это в свою очередь обусловит уменьшение количества излу­чаемой телом энергии. Температура тела будет пони­жаться до тех пор, пока количество излучаемой телом энергии не станет равным количеству поглощаемой энер­гии. Если равновесие нарушится в другую сторону, т. е. количество излучаемой энергии окажется меньше, чем поглощаемой, температура тела будет возрастать до тех пор, пока снова не установится равновесие. Таким обра­зом, нарушение равновесия в системе тело — излучение вызывает возникновение процессов, восстанавливающих равновесие.

Иначе обстоит дело в случае любого из видов люми­несценции. Покажем это на примере хемилюминесценции. Пока протекает обусловливающая излучение хими­ческая реакция, излучающее тело все больше и больше удаляется от первоначального состояния. Поглощение телом излучения не изменит направления реакции, а на­оборот приведет к более быстрому (вследствие нагрева­ния) протеканию реакции в первоначальном направле­нии. Равновесие установится лишь тогда, когда будет из­расходован весь запас реагирующих веществ и свечение, обусловленное химическими процессами, заменится теп­ловым излучением.
Итак, из всех видов излучения равновесным может быть только тепловое излучение. К равновесным состоя­ниям и процессам применимы законы термодинамики. Следовательно, и тепловое излучение должно подчи­няться некоторым общим закономерностям, вытекающим из принципов термодинамики. К рассмотрению этих за­кономерностей мы и перейдем.

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: