Вопрос 6. Оптическая активность веществ. Устройство и принцип действия поляриметра-сахариметра. Дисперсия оп­тической активности. Закон Био. Поляризационный микро­скоп.

Вещества, которые обладают свойством вращать плоскость по­ляризации поляризованного света, называются оптически актив­ными. Примеры оптически активных веществ:

а) неорганические вещества - кварц, киноварь, сернистая ртуть,

б) органические вещества - углеводы, сахара, белки, гормоны.

Оптически активные вещества бывают двух типов: левовращающие и правовращающие. Физические и химические их свойст­ва идентичны, но данные вещества оказывают различное физиоло­гическое действие на организм. Например, левовращающий хлормицетин (левомицетин) является активным антибиотиком. В то же время правовращающий хлормицетин совершенно неактивен.

Некоторые чистые жидкости обладают оптической активностью, например, скипидар. Некоторые оптически активные вещества сохраняют оптическую активность в растворе, например, раствор сахара в воде.

Для растворов установлен количественный закон:

угол поворота  плоскости поляризации прямо пропорционален концентрации оптически активного вещества с и толщине слоя раствора l:  =   с  l, где

 - коэффициент пропорциональности, который получил название удельного вращения и зависит от природы вещества и длины волны;

с - концентрация оптически активного вещества;

1 - толщина раствора.

Используя свет различной длины волны, была обнаружена дисперсия вращения плоскости поляризации, т.е. зависимость угла поворота от длины волны.

Закон Био «удельное вращение обратно пропорционально квадрату длины волны»:  = a / с.

Данный закон лежит в основе метода измерения концентрации растворённых оптически активных веществ. Этот метод получил название поляриметрии, а приборы поляриметров. Метод определения сахара в растворах получил название сахариметрии.

Устройство поляриметра.

S - источник света, Р - поляризатор, К - кювета с раствором оптически активного вещества, А - анализатор.

Устройство поляризационного микроскопа

S - источник света, Р - поляризатор, К - конденсор, П - предмет, Об - объектив, Ок – окуляр, А- анализатор.

Поляризационный микроскоп применяется для рассмотрения некоторых биологических тканей (мышечной, костной, нервной), обладающих оптической анизотропией.

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика,-1987, с.444-447: лек­ции.

Вопрос 7. Геометрическая оптика. Аберрация линз и спо­собы ее устранения.

Геометрическая оптика рассматривает вопросы, связанные с прямолинейным распространением света. К ним относятся законы изменения направления распространения света при отражении и при переходе света из одного прозрачного вещества в другое, на­пример, из воздуха в стекло. Геометрическая оптика есть предель­ный случай волновой оптики при стремлении длины волны к нулю.

Явление аберрации связано с искажением, даваемым оптиче­скими системами. Различают следующие виды аберрации линз:

- сферическая аберрация. Она выражается в том, что перифе­рические лучи сильнее отклоняются, чем

центральные для соби­рающих линз и наоборот, отклоняются меньше - для рассеиваю­щих, что вызывает

размытость изображения. Устраняется создани­ем систем вогнутых и выпуклых линз.

- астигматизм (бесточие). Этот вид аберрации выражается в том, что при прохождении через оптическую

систему сферическая волна перестает быть сферической. При этом различают два вида астигматизма:

а) астигматизм, вызванный лучами, падающими под значительным углом к оптической оси. В этом случае

изображение точечного объекта имеет вид короткой черточки, либо размытого кружка. Для исправления

создают систему линз, которые позволя­ют получать хорошие изображения при больших углах падения

лучей;

б) астигматизм, обусловленный различной кривизной линзы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Устраняется путем применения цилиндрических линз.

- хроматическая аберрация. Изображение предмета в белом свете, даваемое линзой, вследствие явления дисперсии по краям окрашено. Для ее устранения используют системы линз, сделанных из стекол с разной дисперсией (например, крона и флинта). Такая система носит название ахроматической.

F_ф F_кр

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика,-1987, с.449-452.