- •Содержание
- •Введение
- •Конкретные задачи
- •Межпредметные и внутрипредметные связи
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория
- •Лабораторная работа Определение поверхностного натяжения жидкостей различными методами
- •Часть 1. Метод отрыва кольца
- •Часть 2. Метод счета капель
- •Исследование зависимости вязкости растворов от концентрации с помощью вискозиметра. Измерение вязкости крови Учебно-методическая разработка для студентов
- •Измерение вязкости крови
- •Межпредметные связи темы
- •Внутрипредметные связи темы
- •Теория вопроса
- •V. Практическое значение измерения вязкости для медицины.
- •Обработка полученных результатов измерения
- •Литература
- •Введение
- •Межпредметные и внутрипредметные связи
- •Задания для самоподготовки
- •1 Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Введение
- •Конкретные задачи
- •Задания для самоподготовки
- •1 Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.
- •Часть III. Рассчитать погрешности проведенных измерений:
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Введение
- •Конкретные задачи
- •Межпредметные и внутрипредметные связи
- •1. Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.
- •Лабораторная работа
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Вывод рабочей формулы:
- •Рабочие формулы
- •Введение
- •Конкретные задачи
- •1 Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.
- •Вопросы для самоподготовки
- •К раткая теория
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Введение
- •Конкретные задачи
- •Межпредметные и внутрипредметные связи
- •Задания для самоподготовки
- •1 Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория Изучение физических основ электрокардиографии
- •Электрокардиограмма здорового человека
- •Анализ экг
- •Блок-схема электрокардиографа
- •Ход работы
- •Выводы:
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Введение
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория
- •Градуировка термопары и её применение для определения кожных температур.
- •1. Градуировка термопары.
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Определение показателя преломления жидкости при помощи рефрактометра Введение
- •Конкретные задачи
- •Межпредметные и внутрипредметные связи
- •Задания для самоподготовки
- •Литература, рекомендуемая для самоподготовки
- •Устройство и принцип действия рефрактометра
- •Протокол Лабораторная работа
- •Часть 1
- •Порядок выполнения работы
- •Часть 2
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Введение
- •6. Задания для самоподготовки
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория
- •Проверка шкалы сахариметра
- •Определение концентрации раствора сахарозы
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Опытная проверка закона бугера
- •Конкретные задачи
- •Межпредметные и внутрипредметные связи.
- •Задания для самоподготовки
- •Литература, рекомендуемая для самоподготовки
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория
- •Конкретные задачи
- •Задания для самоподготовки:
- •Вопросы для самоподготовки
- •Краткая теория Дифракция света
- •Дифракционная решетка.
- •Лазер. Принцип действия. Свойства лазерного излучения, на которых основано их применение.
- •Часть 1. Изучение дифракции лазерного излучения на дифракционной решетке. Определение длины волы излучения.
- •Ход работы
- •Часть 2. Изучение явления дифракции лазерного излучения на круглом диске. Определение размера эритроцита.
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы преподавателя:
- •Введение
- •4. Цель занятия
- •1 Биофизика. Учебник для студентов фармацевтических и медицинских Вузов; Рыбари; 2004 г.
- •Вопросы для самоподготовки
Конкретные задачи
Студент должен знать
- законы геометрической оптики
- явление полного внутреннего отражения
- устройство рефрактометра
Студент должен уметь
- измерять показатель преломления растворов при помощи рефрактометра
- находить неизвестную концентрацию раствора
- пользоваться рефрактометрическими таблицами
Межпредметные и внутрипредметные связи
-
Физика, химия, биология
Межпредметные связи
Терапия, хирургия, гастроэнтерология, офтальмология, гистология
-
Законы геометрической оптики, полное внутреннее отражение света, показатель преломления
внутрипредметные
связи
Рефрактометрия,
Иммерсионная микроскопия,
Волоконная оптика
Задания для самоподготовки
- показать на чертежах ход световых лучей, иллюстрирующих законы отражения и преломления света
- изобразить на графиках зависимости показателя преломления света от длины световой волны для нормальной и аномальной дисперсии
- начертить ход световых лучей в основной и вспомогательной призмах рефрактометра
- начертить оптическую схему рефрактометра и объясните причину возникновения границы светотени в рефрактометре
Литература, рекомендуемая для самоподготовки
Основная
1.Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика, М., 2006, с.400-404
2.Ландсберг Г.С. Оптика, Физматлит, М., 2007, с.525-540
3.Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики, т.3, Физматлит, М., 2006, с.655.
4.Физический энциклопедический словарь, Энциклопедия, М., 2005, с.562
Дополнительная
Матвеев А.Н. Оптика, М., 2007, с.109-115
Реферат. Физика в МГУ по лекциям Ремезовой Н.И. bobych.ru
3. Генон., Что такое внутреннее отражение. Genon.ru
Вопросы для самоподготовки.
- по базисным знаниям
1. Законы отражения и преломления света
2. Абсолютный и относительный показатели преломления
3. Явление полного внутреннего отражения света, предельный угол полного отражения
4. Понятие о нормальной и аномальной дисперсии.
- по данной теме
1. Описание устройства рефрактометра
2. Диффузное отражение света
3. Показать ход лучей в рефрактометре
4. Причина образования границы светотени
5. Причины блеска драгоценных камней
6. Природные волоконно-оптические системы
Краткая теория
Первые законы оптических явлений были установлены на основе представлений о прямолинейных световых лучах. Они относились к изменениям направления распространения света при отражении или переходе света из одного прозрачного вещества в другое.
Простейший случай изменения направления света наблюдается при прохождении света через ровную и плоскую границу двух прозрачных веществ, например воздуха и стекла или стекла и воды и т.д. В этом случае падающий луч АВ (рис. 1) разбивается на два новых луча: отраженный ВС и преломленный ВD.
З
рис.1.Отражение
и преломление лучей на границе раздела
двух прозрачных веществ
прозрачныеществ.
Что касается закона преломления, то его точная формулировка была дана гораздо позже, чем закона отражения, а именно в начале XVII в. По закону преломления преломленный луч ВD (рис.1) лежит в одной плоскости с падающим лучом АВ и нормалью ВN, восстановленной из точки падения; отношение синуса угла падения i1, к синусу угла преломления i2 есть величина постоянная для данной пары веществ:
где 1 и 2 - скорости света в первой и во второй среде.
Величина n21 называется относительным коэффициентом преломления второго вещества к по отношению первому.
Коэффициент преломления какого-либо вещества по отношению к вакууму принято называть абсолютным коэффициентом преломления данного вещества n. Слово “абсолютный” обычно опускают и тогда говорят просто о коэффициенте преломления данного вещества. Относительный коэффициент преломления можно выразить через абсолютные коэффициенты преломления следующим образом .
Отражение света наблюдается не только от границы раздела двух прозрачных веществ. В той или другой степени свет отражается от всякого тела. Полированные тела отражают свет с выполнением того же закона отражения, который имеет место при отражении от границы раздела двух прозрачных веществ: свет отражается в направлении угла i’ , равному углу падения i. Такое отражение называется зеркальным. При этом интенсивность отраженного луча, в зависимости от природы отражающей поверхности, может быть весьма разной: серебряное полированное зеркало способно отражать до 96% падающего света; черная полированная поверхность отражает менее 1% падающего света. Кроме того, в некоторых случаях интенсивность отраженного света зависит от угла падения.
Наряду с зеркальным отражением свет отражается более или менее равномерно во все стороны. Поверхность, которая вполне равномерно рассеивает падающий свет во все стороны, называется абсолютно матовой.
Р аспределение интенсивности в диффузно отраженном свете в зависимости от угла отражения можно представить графически, отложив из точки падения света векторы , длина которых равна относительной интенсивности света в данном направлении. Огибающая концов таких векторов даст распределение интенсивности отраженного света. Такой график для некоторой отражающей поверхности представлен на рисунке 2. Максимум С в направлении зеркального отражения указывает, что данное тело не является абсолютно матовым: в определенном направлении оно “блестит”.
Свет при прохождении из вещества с меньшим коэффициентом преломления (оптически менее плотного) в вещество с большим коэффициентом преломления (оптически более плотного) приближается к нормали. Наоборот, при прохождении из вещества оптически более плотного в вещество оптически менее плотное луч отходит от нормали. В этом случае существует такой угол падения ro меньший /2, при котором угол преломления i равен /2, то есть преломленный луч становится скользящим (Рис.3)Опыт показывает, что при углах падения r >ro преломленного луча не существует: весь падающий свет полностью отражается. Это явление носит название полного внутреннего отражения. Угол ro называется предельным углом внутреннего отражения. Предельный угол полного внутреннего отражения связан с относительным коэффициентом преломления сред
соотношением:
Полное внутреннее отражение возможно при прохождении света из стекла (оптически более плотная среда) в воздух ( оптически менее плотная среда) и невозможно при его прохождении из воздуха в стекло.
По мере приближения угла падения к предельному, интенсивность преломленного луча падает, а интенсивность отраженного луча возрастает.
Рис.3 Возникновение полного внутреннего отражения
Не следует думать, что при достижении предельного угла ro интенсивность выходящих лучей скачком обращается в нуль. В действительности, по мере роста угла r интенсивность выходящего (преломленного) луча непрерывно убывает, а интенсивность отраженного луча непрерывно возрастает. При r >ro интенсивность отраженного луча становится равной интенсивности падающего луча, а луч, выходящий из из среды, исчезает полностью.
Скорость распространения света в среде и, соответственно, коэффициент преломления света в среде зависит от длины волны падающего света. Поэтому, при прохождении немонохроматическим светом (светом, содержащим разные длины волн) границы раздела двух сред, свет преломляется под разными углами, в зависимости от длины волны. Это явление называется дисперсией света.
-
Д И С П Е Р С И Я
Нормальная – показатель преломления растет с уменьшением длины волны
|
|
Аномальная – показатель преломления уменьшается с уменьшением длины волны |
Явление полного внутреннего отражения света в природе и медицине
Природной волоконнооптической системой является сетчатка глаза, поскольку светочувствительные элементы – палочки и колбочки – представляют весьма тонкие светопроводящие волоконца. В последние годы растет убеждение, что волоконнооптические элементы встречаются в природе значительно чаще, чем считали раньше.
Недавно выяснили, что полное внутреннее отражение существенно для роста растений. Элементом, чувствительным к свету у растений является пигмент фитохром. Красный свет с 660 нм переводит молекулу фитохрома в активное состояние, в результате чего запускаются биохимические реакции, приводящие к росту растения, его ориентировке и т.д. Естественно было искать молекулы фитохрома в наземной части растения. Однако у злаков, например, у овса, фасоли концентрация фитохрома в клетках, находящихся на 2-3 см ниже земли оказалась в 10 раз больше, чем в клетках находящихся под землей. Поэтому после скашивания эти растения активно растут. Как же свет попадает в эти клетки? Оказалось, что световодом служит стебель овса. Который проводит свет на 4-5 см.
Приборы, с помощью которых определяют показатель преломления света, называются рефрактометрами. В рефрактометрах используется зависимость предельного угла полного внутреннего отражения от показателя преломления вещества. Рефрактометры используются в медицине для определения концентрации растворенного вещества (концентрации белка в сыворотке крови, концентрации раствора сахара и т.д.)
Волоконная оптика – раздел оптики, в котором рассматривается передача и изображения по световодам и волноводам оптического диапазона, в частности по многожильным световодам и пучкам гибких волокон. Волоконная оптика возникла в 50-х годах ХХ века.
В волоконно-оптических деталях световые сигналы передаются с одной поверхности (торца световода) на другую (выходную) как совокупность элементов изображения, каждый из которых передается по своей световедущей жиле. В волоконных деталях обычно применяют стеклянное волокно, световедущая жила которого (сердцевина) окружена стеклом оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердцевины и оболочки лучи, падающие под соответствующими углами, претерпевают полное внутреннее отражение и распространяются по световедущей жиле.
Световоды и другие волоконно-оптические детали широко применяются в медицине. Жесткие прямые или заранее изогнутые одножильные световоды и жгуты из волокон диаметром 15-50 мкм применяют в медицинских приборах для освещения внутренних полостей носоглотки, желудка, бронхов. В таких приборах свет от электрической лампы собирается конденсором на входном торце световода или жгута и по нему подается в освещаемую полость. Использование жгута с регулярной укладкой стеклянных волокон (гибкий эндоскоп) позволяет видеть изображение стенок внутренних полостей, диагностировать заболевания и с помощью гибких инструментов выполнять простейшие хирургические операции без вскрытия полости.