рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Разрешающая способность микроскопа

Разрешающая способность микроскопа - раздел Физика, Занятия по физике Технически Возможно Создать Оптические Микроскопы, Объективы И Окуляры Которы...

Технически возможно создать оптические микроскопы, объективы и окуляры которых дадут общее увеличение 1500-2000 и больше. Однако это нецелесообразно, так как возможность различить мелкие детали предмета ограничивается дифракционными явлениями. Вследствие этого изображение мельчайших деталей предмета теряет резкость, может возникнуть нарушение геометрического подобия изображения и предмета, соседние точки будут сливаться в одну, возможно полное исчезновение изображения. Поэтому в оптике существуют следующие понятия, которые характеризуют качество микроскопа:

Разрешающая способность микроскопа - свойство микроскопа давать раздельно изображение мелких деталей рассматриваемого предмета.

Предел разрешения - это наименьшее расстояние между двумя точками, которые видны в микроскопе раздельно.

Чем меньше предел разрешения, тем выше разрешающая способность микроскопа!

Предел разрешения обусловливает наименьший размер деталей, которые могут различаться в препарате с помощью микроскопа.

Теорию разрешающей способности микроскопа разработал директор завода К.Цейса в Йене профессор-оптик Э.Аббе (1840-1905). В качестве простейшего микропрепарата он взял дифракционную решетку ( рис. 2), изучил механизм формирования изображения в микроскопе и показал следующее.

1. Пучок вторичных световых волн после дифракции на объекте DD попадает в объектив и создает в результате интерференции в его фокальной плоскости FF дифракционную картину - систему главных максимумов и минимумов.

Рис. 2

2. Далее в формировании изображения участвуют только лучи, образующие главные максимумы. Они пересекаются в соответствующей плоскости и дают изображение объекта DD.

Введем понятие апертурного угла - это угол между крайними лучами конического светового пучка, идущего от середины объекта в объектив ( рис. 3,а). Для создания изображения, то есть для разрешения объекта, достаточно, чтобы в объектив попали лучи, образующие максимумы только нулевого и первого порядка хотя бы с одной стороны ( рис. 2 и 3,б). Участие в образовании изображения лучей от большего количества максимумов повышает качество изображения, его контраст. Поэтому лучи, образующие эти максимумы, должны быть в пределах апертурного угла объектива.

 

а) б) в) г)

1- фронтальная линза объектива, 2 - объектив

Рис .3

 

 

Таким образом, если объектом является дифракционная решетка с периодом d и свет падает на нее нормально ( рис.2 и 3,б), то в формировании изображения обязательно должны участвовать лучи, образующие максимумы нулевого и первого порядков с обеих сторон, а угол j1 - угол отклонения лучей, образующих максимум первого порядка, соответственно должен быть, в крайнем случае, равен углу U/2.

Если же взять решетку с меньшим периодом d’, то угол j’1 будет больше угла U/2 и изображение не возникнет. Значит период решетки d можно принять за предел разрешения микроскопа Z. Тогда, используя формулу дифракционной решетки, запишем для k=1:

.

Заменяя d на Z, а j1 на U/2, получим

. (6)

Во время микроскопии световые лучи падают на объект под разными углами. При наклонном падении лучей (рис.3,г) предел разрешения уменьшается, так как в формировании изображения будут участвовать только лучи, образующие максимумы нулевого порядка и первого порядка с одной стороны, а угол j1 будет равен апертурному углу U. Расчеты показывают, что формула для предела разрешения в этом случае принимает следующий вид:

. (7)

Если пространство между объектом и объективом заполнить иммерсионной средой с показателем преломления n, который больше показателя преломления воздуха, то длина волны света ln = l ¤ n . Подставляя это выражение в формулу для предела разрешения (7), получим

, или . (8)

Таким образом, формула (7) определяет предел разрешения для микроскопа с сухим объективом, а формула (8) -для микроскопа с иммерсионным объективом. Величины sin 0,5U и sin 0,5U в этих формулах называют числовой апертурой объектива и обозначают буквой А. Учитывая это, формулу предела разрешения микроскопа в общем виде записывают так :

. ( 9)

 

Как видно из формул (8) и (9), разрешающая способность микроскопа зависит от длины волны света, величины апертурного угла, показателя преломления среды между объективом и объектом, угла падения световых лучей на объект, но она не зависит от параметров окуляра. Окуляр никакой дополнительной информации о структуре объекта не дает, качества изображения не повышает, он лишь увеличивает промежуточное изображение.

 

Разрешающая способность микроскопа может быть повышена за счет использования иммерсии и уменьшения длины волны света. Повышение разрешающей способности при использовании иммерсии можно пояснить следующим образом. Если между объективом и объектом находится воздух (сухой объектив), то световой луч при переходе из покровного стекла в воздух, среду с меньшим показателем преломления, значительно изменяет свое направление в результате преломления, поэтому меньше лучей попадает в объектив. При использовании иммерсионной среды, показатель преломления которой приблизительно равен показателю преломления стекла, изменение хода лучей в среде не наблюдается и большее количество лучей попадает в объектив.

В качестве иммерсионной жидкости берут воду (n=1,33), кедровое масло (n=1,515) и др. Если максимальный апертурный угол у современных объективов достигает 1400 , то для сухого объектива А=0,94, а для объектива с масляной иммерсией А=1,43. Если при расчете использовать длину волны света l = 555 нм, к которой наиболее чувствителен глаз, то предел разрешения сухого объектива составит 0,30 мкм, а с масляной иммерсией - 0,19 мкм. Значение числовой апертуры указывается на оправе объектива: 0,20; 0,40; 0,65 и др.

Повышение разрешающей способности оптического микроскопа за счет уменьшения длины волны света достигается при использовании ультрафиолетового излучения. Для этого имеются специальные ультрафиолетовые микроскопы с кварцевой оптикой и приспособлениями для наблюдения и фотографирования объектов. Так как в этих микроскопах используется свет с длиной волны примерно в два раза меньше, чем у видимого света, то они способны разрешать структуры препарата размерами около 0,1мкм. Ультрафиолетовая микроскопия имеет еще одно преимущество - с ее помощью можно исследовать неокрашенные препараты. Большинство биологических объектов прозрачны в видимом свете, так как не поглощают его. Однако они обладают избирательным поглощением в ультрафиолетовой области и, следовательно, легко различимы в ультрафиолетовых лучах.

Наибольшая разрешающая способность у электронного микроскопа, так как длина волны при движении электрона в 1000 раз меньше длины световой волны.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Занятия по физике

высшего профессионального образования.. Пермская государственная медицинская академия имени академика Е А Вагнера..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Разрешающая способность микроскопа

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Расчет ошибок прямого измерения
Пусть проведено n измерений некоторой величины Х. В результате получен ряд значений этой величины: Наиболее вероятным

Расчет ошибок косвенного измерения
Пусть искомая величина Z является функцией двух переменных: X и Y, т.е Z=f(x, y). Установлено, что абсолютная ошибка функции y=f(x) равна произв

Микрометр
Рис.3 Прибор для измерения линейных

Описание установки
Физический маятник (рис.2) состоит из металлического тела прямоугольной формы с вырезами. Осью вращения служит ребро приз

Практическая часть
Методы определения механических свойств у биологических тканей аналогичны методам определения этих свойств у технических материалов. При экспериментальных исследованиях упругих свойств костной ткан

Гидродинамики и реологии
ТЕОРИЯ Линии и трубки тока. Уравнение неразрывности струи Гидродинамика – раздел гидроаэромеханики, в котором изучается движение несжимаем

Коэффициент вязкости
Вязкость – одно из важнейших явлений, наблюдающихся при движении реальной жидкости. Всем реальным жидкостям (и газам) в той или иной степени присуща вязкость, или внутреннее трение.

Понятие о числе Рейнольдса
  Жидкость, протекающую по цилиндрической трубе радиуса R, можно представить разделенной на концентрические слои (рис.1

Определение коэффициента вязкости методом Стокса
Приборы и принадлежности: стеклянный цилиндр с кольцевыми метками, исследуемая жидкость, дробинки, микрометр, секундомер, линейка, термометр. Английским физиком и математиком Стокс

Измерение коэффициента вязкости жидкости вискозиметром Гесса
  Приборы и принадлежности: вискозиметр Гесса, эталонная жидкость – дистиллированная вода, исследуемая жидкость, вата, спирт. Вискозиметр Гесса позволяет измерить вели

Изучение аппарата для гальванизации
Цель работы:изучить действие постоянного тока на ткани и органы, лечебные методики - гальванизация, лечебный электрофорез, устройство и принцип действия аппарата для галь

Гармонического переменного тока
  Цель работы:определить индуктивность катушки, емкость конденсатора; экспериментально проверить закон Ома для полной цепи переменного тока. Приборы и принадлежност

Цепь переменного тока с активным сопротивлением
Активным ( омическим ) сопротивлением в цепях переменного тока называют сопротивление, в котором происходит необратимый процесс превращения электрической энергии в какой-либо иной вид, например, в

Индуктивность в цепи переменного тока
Рассмотрим цепь переменного тока, в которую включена катушка индуктивностью L ( Рис.3,а). Пусть напряжение в цепи изменяется по закону u=Umsi

Емкость в цепи переменного тока
Рассмотрим цепь переменного тока, в которую включен конденсатор С( Рис.4,а).  

Цепь переменного тока с активным, индуктивным
и емкостным сопротивлениями Рассмотрим основные соотношения электрических величин в цепи переменного тока с индуктивностью, емкостью и активным сопротивлением, соедине

Импеданс тканей организма
Ткани организма представляют собой по электрическим свойствам разнородную среду. Органические вещества ( белки, жиры, углеводы и др.), из которых состоят плотные части тканей, являются диэлектрикам

Электронно-лучевая трубка
Электронно-лучевая трубка является главным рабочим элементом осциллографа. Она представ

Помнить!
Сила Кулона для отрицательных частиц направлена против вектора напряженности электрического поля, который касателен к силовой линии ! Возможность вылета электрона за пределы модулятора обусловли

Система отклоняющих пластин
Данная система состоит из двух пар взаимно перпендикулярных пластин: YY и XX. Электронный луч, двигаясь в электрическом поле пластин, отклоняется к пластине, потенциал которой положит

Генератор развертки
  Принцип работы генератора пилообразного нап

Чувствительность вертикального входа осциллографа к переменному напряжению
Одним из основных параметров электронно-лучевых трубок является чувствительность. Чувствительность показывает, на сколько миллиметров перемещается

Электронного осциллографа
Включить прибор в сеть (220В), дать ему прогреться в течение 3 минут. 2. Выключить генератор развертки, поставив ручку «Диапазон частот» в положение «0». 3. Сфокусировать электрон

Изучение аппарата низкочастотной терапии
Цель работы:ознакомление с аппаратом низкочастотной терапии, изучение механизма действия его импульсных токов на ткани организма, определение периодов коле

Порядок выполнения работы
  1. Соберите рабочую блок-схему    

Индуктотермия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие переменным высокочастотным магнитным полем (n~107 Гц), Поле вызывает в тканях вихревые электрические токи, энергия

УВЧ-терапия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие переменным электрическим полем ультравысокой частоты (n~107 Гц). Основной эффект- нагревание поверхностных и глубоколежащ

Микроволновая терапия
Метод физиотерапии, в основе которого лежит воздействие на ткани организма электромагнитных волн частотой ~108 Гц (СМВ-сантиметровая терапия) и частотой ~109 Гц (ДМВ- дециметр

Действие переменного электрического
ПОЛЯ УВЧ НА ЭЛЕКТРОЛИТЫ Под действием электрического поля УВЧ ионы электролита совершают вынужденные колебания с частотой поля. При этом увеличивается ток проводимости, а энергия эл

Поля УВЧ на диэлектрики
Рассмотрим диэлектрик в переменном электрическом поле УВЧ. В реальном диэлектрике существует небольшой ток проводимости и ориентационная поляризация молекул. Это приводит к поглощению подводимой эн

Исследование работы датчиков
  Цель работы:1. Изучение тензорезистивного проволочного датчика и получение его характеристик. 2. Изучение датчика температуры - термопары.

Генераторные датчики
В качестве генераторных датчиков рассмотрим термопару, пьезоэлектрический датчик и индукционный датчик. Термопара Термопары относятся к термоэлек

Параметрические датчики
Примерами могут служить емкостные, индуктивные, резистивные датчики. Емкостной датчик В качестве примера может быть использован, например, плоский конденсатор. Емкость C

Датчики медико-биологической информации
  Датчики медико-биологической информации преобразуют биофизические и биохимические величины в электрические сигналы, «переводят» информацию с «физиологического языка» организма на яз

Изучение тензорезистора
  Проволочный тензорезистор (рис 5.) изготавливается из тонкой константановой пр

Изучение датчиков температуры
  В данной работе в качестве датчика температуры используется термопара, изготов

Фокусное расстояние
объектива - несколько миллиметров, окуляра - несколько сантиметров.   Схема оптической системы микроскопа и ход лучей в нем показаны на рис.1. Соотно

Полезное увеличение микроскопа ограничено его разрешающей способностью и разрешающей способностью глаза
Разрешающая способность глаза характеризуется наименьшим углом зрения, при котором человеческий глаз еще различает раздельно две точки предмета. Она лимитируется дифракцией на зрачке и расстоянием

Некоторые распространенные и специальные методы оптической микроскопии
1. Метод светлого поля в проходящем свете. Наиболее распространенный метод для исследования прозрачных окрашенных и неокрашенных объектов. Объект освещается снизу и выглядит цветным

Порядок выполнения работы
1. Измерить микрометром толщину проволоки d пять раз. Данные занести в таблицу 1. 2. Вычислить среднее значение диаметра , з

Физические основы электрокардиографии
Цель работы: изучить принцип работы электрокардиографа, записи электрокардиограммы и ее анализа. Приборы и принадлежности:электрокардиограф.

Порядок выполнения работы
1. Заземлить прибор. 2. Установить все органы управления ( тумблеры, кнопки и пр.) в исходное положение. 3. Включить прибор в сеть. 4.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги