
- •7.Ламинарное и турбулентное течение
- •1.Биофизика как наука.
- •2. Первое, второе и третье начало термодинамики.
- •3.Термодинамика биол. Систем. Пригож. Функция диссипации.
- •4. Энтропия
- •5. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона.
- •7. Ламинарное и турбулентное течение жидкости, число Рейнольдса.
- •8. Использование законов гидродинамики для описания движения крови Ур-е Бернулли.
- •9. Строение стенок сосудов Закон Лапласа, уравнение Ламе.
- •10. Факторы, обеспечивающие движение крови по кровеносным сосудам.
- •11. Работа и мощность сердца.
- •12. Пульсовые колебания
- •13. Гидравлическое сопротивление. Объемна и линейная скорость.
- •14.Эквивалентная электрическая модель сердечно-сосудистой системы.
- •16. Химический состав мембран.
- •17.Текучесть липидного бислоя мембраны.
- •19. Электронная микроскопия в исследовании биологических мембран.
- •20. Метод дифференциально сканирующей калориметрии
- •21. Понятие Мембранного транспорта. Виды мембранного транспорта и их особенности.
- •22. Пассивный транспорт неэлектролитов. Уравнение Фика.
- •23. Облегченная диффузия.
- •24. Возможные схемы прохождения ионов через мембраны клеток.
- •25. Пассивный транспорт. Уравнение Теорелла, Нернста – Планка.
- •3). Облегченная диффузия:
- •27.Значимость ионных градиентов
- •28. Мембранный потенциал.
- •29. Возникновение потенциала покоя.
- •30. Потенциал действия
- •31. Потенциал зависимые ионные каналы мембраны для k и Na.
- •32. Свойства потенциала. Действия
- •39. Закон Бугера-Ламберта-Бера
- •40. Радиоактивность
- •44. Биофиз. Мех-м воздействия ионизирующих излучений.
32. Свойства потенциала. Действия
Потенциал действия - это общие изменения разности потенциалов на мембране, происходят при возбуждении. Опыты по исследованию потенциала действия проведены на гигантских аксонах кальмара методом мнкроэлектродов с использованием высокоомнъгх измерителей напряжения, а так же методом меченных атомов (Ходжкин и его сотрудники) Свойства потенциала действия: 1). Наличие порогового зкачения деполяризующего потенциала 2). 'Закон все или ничего", то есть, если деполяризующий потенциал больше порогового, развивается потенциал действия. Амплитуда не зависит от амплитуды возбуждающего импульса, и нет потенциала действия, если амплитуда деполяризующего потенциала меньше пороговой. 3). Есть период невозбудимости мембраны во время развития потенциала действия и остаточных явлений после снятия возбуждения. 4). В момент возбуждения резко изменяется сопротивление мембраны. Если из окружающей клетку среды полностью удалить Nа то потенциал действия не возникает. Опыты проведенные с радиоактивным изотопом Na позволили установить, что при возбуждении проницаемость для Nа резко возрастает: 1) Состояние покоя: Рк : РNa : Рcl = 1 : 0,04:20. Возбуждение Рк : РNa : Рcl = 1 : 20 : 0.45. Распространение потенциала действия вдоль нервного волокна обусловлено возникновением локальных токов образующихся между возбужденным и невозбужденным участками клетки. В момент покоя внешняя поверхность мембраны имеет положительный заряд, а внутри отрицательный. Возбуждение - тогда полярность мембраны меняется на противоположную. Возникает разность потенциалов между возбужденным и невозбужденным участком. Возникает локальный ток на поверхности клетки он течет от невозбужденного к возбужденному участку, а внутри клетки в обратном направлении, также раздражаются соседние невозбужденные участки и увеличивается проницаемость мембран. В то же время в ранее возбужденном участке происходят восстановительные процессы рсполяризацпи (заряд становится первоначальным и потенциал действия достигает своею первоначального значения). Этот процесс многократно повторяется и обуславливает распространение импульсов возбуждения по всей длине клетки в обоих направлениях. В аксоне проводящим веществом является аксоплазма. Однородное нервное волокно не может проводить электрический сигнал на далёкое расстояние, интенсивность сигнала быстро затухает. λ=√ dR/4ρ, где λ - постоянная длина волны, определяет степень затухания сигнала в аксоне, d - диаметр волокна, R - поверхностное сопротивление мембраны, р - удельное сопротивление аксоплазмы. Локальные токи приводят к тому. что возбуждение не затухает. При увеличении λ степень затухания сигнала уменьшается. Увеличивание постоянной λ можно добиться увеличение диаметра аксона. Локальные токи образуются и внутри аксона и на наружной его поверхности.Аксоны позвоночных имеют миелиновую оболочку, увеличивает толщину мембраны и ее сопротивление. В таком случае возбуждение идет скачкообразно от одного перехвата Ранвье до другого. Схема 1. Мембранный потенциал - разность потенциалов между внутренними и внешними поверхностями мембраны. ∆φм=φвнутр-φнар.
33. Нормальная ЭКГ
Каждая клетка сердечной мышцы создаёт
электрическое поле, которое имеет
характеристики, подобные в общих чертах
характеристикам электрического поля
других типов мышечных клеток. Электрическое
поле сердца в целом образуется наложением
электрических полей отдельных клеток.
Изменения электрического поля сердца
происходят при деполяризации и
реполяризации мембраны клеток сердца
. Эти изменения достаточны, чтобы создать
изменения разности потенциалов между
различными точками поверхности тела и
чтобы обнаружить указанные изменения
на большом расстоянии от их источника.
Графическая запись электрического потенциала, созданного возбуждением клеток сердца, называется электрокардиограммой (ЭКГ). Т.о., ЭКГ характеризует возбуждение сердца, но не его сокращения. Впервые электрокардиограмма была записана Эйнтховеном посредством сравнительно простого инструмента струнного гальванометра. В настоящее время для записи ЭКГ используют электрокардиографами. Амплитуда электрического потенциала записанного с поверхности тела может быть менее 1мВ. Следовательно, перед записью потенциал должен быть усилен с помощью устройства, называемого усилителем. Электрокардиограф включает также высокочастотное сито, не пропускающее медленные изменения электрического потенциала, и калибратор, который генерирует электрические импульсы 1мВ, что необходимо для расчета амплитуды зубцов электрокардиограммы.
На рис. показана нормальная электрокардиограмма, записанная в течение одного цикла возбуждения сердца. Видны несколько отклонений от нулевой линии, которые называются зубцами ЭКГ и обозначаются латинскими буквами P, Q, R, S, T. Зубцы могут быть положительными (направленными вверх) или отрицательными. Положительное отклонение комплекса QRS называют R-зубцом. Отрицательные отклонения, предшествующее R-зубцу и следующее за ним, названы соответственно Q и S -зубцами. Отклонения P и T в норме положительны, но могут быть отрицательными при патологических состояниях. Расстояние между двумя отклонениями называется сегментом. Например, сегмент PQ-является расстоянием между концом P-зубца и началом Q-зубца. Причинами зубцов и сегментов ЭКГ является деполяризация и реполяризация сердечных клеток. Зубец Р отражает деполяризацию предсердий сердца. Их реполяризация совпадает с комплексом QRS и не видна на ЭКГ.Комплекс QRS – T -зубец представляет постепенное распространение деполяризации по желудочкам сердца и их реполяризацию. Сегмент S - T соответствует возбуждению левых и правых желудочков.
34. Понятие об электрокардиографических отведениях. Изменения разности потенциалов на поверхности тела, возникающие во время работы сердца, фиксируют с помощью различных систем отведений ЭКГ. Каждое отведение регистрирует разность потенциалов, существующую между двумя определенными точками электрического поля сердца, в которых установлены электроды. Последние подключаются к гальванометру электрокардиографа: один из электродов присоединяют к положительному полюсу гальванометра (это положительный, или активный, электрод отведения), второй электрод — к его отрицательному полюсу (отрицательный, или индифферентный, электрод отведения). В настоящее время в клинической практике наиболее широко используют 12 отведений ЭКГ, запись которых является обязательной при каждом электрокардиографическом обследовании больного: 3 стандартных отведения, 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей и 6 грудных отведений. Стандартные двухполюсные отведения, предложенные Эйнтховеном, фиксируют разность потенциалов между двумя точками электрического поля, удаленными от сердца и расположенными во фронтальной плоскости — на конечностях. Для записи этих отведений электроды накладывают на правой руке (красная маркировка), левой руке (желтая маркировка) и на левой ноге (зеленая маркировка). Эти электроды попарно подключаются к электрокардиографу для регистрации каждого из трех стандартных отведений. Четвертый электрод устанавливается на правую ногу для подключения заземляющего провода (черная маркировка). Стандартные отведения от конечностей регистрируют при следующем попарном подключении электродов:I отведение — левая рука (+) и правая рука (–); II отведение — левая нога (+) и правая рука (–); III отведение — левая нога (+) и левая рука (–). Знаками (+) и (—) здесь обозначено соответствующее подключение электродов к положительному или отрицательному полюсам гальванометра, т. е. указаны положительный и отрицательный полюс .три стандартных отведения образуют равносторонний треугольник Эйнтховена, вершинами которого являются правая рука, левая рука и левая нога с установленными там электродами. В центре равностороннего треугольника Эйнтховена расположен электрический центр сердца, или точечный единый сердечный диполь, одинаково удаленный от всех трех стандартных отведений. Гипотетическая линия, соединяющая два электрода, участвующих в образовании электрокардиографического отведения, называется осью отведения. Осями стандартных отведений являются стороны треугольника Эйнтховена. Перпендикуляры, проведенные из центра сердца, т. е. из места расположения единого сердечного диполя, к оси каждого стандартного отведения, делят каждую ось на две равные части: положительную, обращенную в сторону положительного (активного) электрода (+) отведения, и отрицательную, обращенную к отрицательному электроду (–). Усиленные отведения от конечностей были предложены Гольдбергером. Они регистрируют разность потенциалов между одной из конечностей, на которой установлен активный положительный электрод данного отведения (правая рука, левая рука или левая нога), и средним потенциалом двух других конечностей Таким образом, в качестве отрицательного электрода в этих отведениях используют так называемый объединенный электрод Гольдбергера, который образуется при соединении через дополнительное сопротивление двух конечностей
Грудные однополюсные отведения, регистрируют разность потенциалов между активным положительным электродом, установленным в определенных точках на поверхности грудной клетки, и отрицательным объединенным электродом Вильсона. Последний образуется при соединении через дополнительные сопротивления трех конечностей (правой руки, левой руки и левой ноги), объединенный потенциал которых близок к нулю (около 0,2 mV).
35.Особенности распростр-ия возбуждения в сердечной мышце. Вектор ЭДС. Ось сердца.Каждая клетка сердечной мышцы создаёт электрическое поле, которое имеет характеристики, подобные в общих чертах характеристикам электрического поля других типов мышечных клеток. Но потенциал действия (ПД) сердечных клеток отличается от ПД клеток поперечнополосатых мышц своей формой и длительностью. Электрическое поле сердца в целом образуется наложением электрических полей отдельных клеток.Мембранный потенциал покоящейся клетки не вызывает появления потенциала в любой точке тела. Клетка, несущая импульс, может быть поделена на две части: покоящуюся и активную. Покоящаяся часть имеет неизменный мембранный потенциал. Активная часть имеет потенциал, равный величине потенциала действия. Переход между двумя частями происходит в какой-либо точке. Электрический потенциал в любой внешней точке такой, какой мог бы быть получен, если бы заряды мембраны располагались в поперечном сечении. Таким образом, каждая из возбужденных сердечных клеток представляет собой диполь, который имеет элементарный дипольный момент определенной величины и направленияВ любой момент возбуждения, дипольные моменты отдельных клеток суммируются, формируя суммарный дипольный момент всего сердца. Суммарный дипольный момент сердца является результатом наложения дипольных моментов клеток. Вот почему сердце можно рассматривать как дипольный электрический генератор. Направление суммарного дипольного момента сердца часто называют электрической осью сердца. Этот дипольный момент определяет величину разности электрических потенциалов, записанную на поверхности тела. Электрический потенциал, измеренный в любой точке, отдалённой от источника, зависит главным образом от величины суммарного дипольного момента сердца и угла между его направлением и осью отведения ЭКГ (Одной из значимых проблем в электрокардиографии является определение направления электрической оси сердца. Его определяют, измеряя амплитуду (напряжение) отклонений ЭКГ в стандартных отведениях Эйнтховена. Стандартные отведения дают возможность изучать проекции электрической оси сердца на фронтальную плоскость.Чтобы определить направление электрической оси сердца необходимо ввести некоторые упрощения:-пренебречь электрическим сопротивлением конечностей;-рассматривать треугольник Эйнтховена как равносторонний;-считать, что сердце расположено в центре равностороннего треугольника. Амплитуда (напряжение) каждого отклонения ЭКГ равна суммарному дипольному моменту сердца, умноженному на косинус угла между электрической осью сердца и осью соответствующего отведения (3). Эти амплитуды можно также определить как проекции суммарного дипольного момента сердца на соответствующие оси отведений, которые являются сторонами треугольника Эйнтховена. Направление электрической оси сердца не является постоянным, но изменяется в каждый момент времени. Его удобно определять для комплекса QRS. Для этого необходимо измерить амплитуду отклонений Q, R и S в I и III стандартных отведениях и вычислить алгебраическую сумму величин положительного и отрицательного отклонений. Полученные разности отложить в произвольном масштабе на соответствующих сторонах треугольника Эйтховена, начиная от центра (в положительном или отрицательном направлении, в зависимости от того, положительна или отрицательна разность). Из полученных таким образом точек на осях отведений опустить перпендикуляры. Точка их пересечения укажет конец вектора электрической оси сердца (начало - в центре треугольника). Чтобы определить направление электрической оси, необходимо измерить угол между полученным вектором и горизонтальной линией. В норме он составляет от 0 до +90 градусов. Существуют такие варианты направления электрической оси сердца: нормограмма (от 00 до +900): горизонтальное положение (от 00 до 400), нормальное (от 400 до 700)ти вертикальное (от 700 до 900); правограмма (от 900 до 1800), левограмма (от 00 до - 900).
36.
Свет. Свойства.В
17 веке существовало 2 теории: Ньютон
придерживался так называемой корпускулярной
теории света,
согласно которой свет – это поток
частиц, идущих от источника во все
стороны (перенос вещества). Согласно же
представлениям Гюйгенса, свет – это
поток волн, распространяющихся в особой,
гипотетической среде – эфире, заполняющем
все пространство и проникающем внутрь
всех тел. Обе теории длительное время
существовали параллельно. На основе
корпускулярной теории было трудно
объяснить, почему световые пучки,
пересекаясь в пространстве, никак не
действуют друг на друга. Ведь световые
частицы должны сталкиваться и
рассеиваться.Волновая же теория это
легко объясняла. Однако прямолинейное
распространение света, приводящее к
образованию за предметами резких теней,
трудно объяснить, исходя из волновой
теории. При корпускулярной же теории
прямолинейное распространение света
является просто следствием закона
инерции. Такое неопределенное положение
относительно природы света сохранялось
до начала XIX века, когда были открыты
явления дифракции света (огибания светом
препятствий) и интерференция света
(усиление или ослабление освещенности
при наложении световых пучков друг на
друга). Эти явления присуще исключительно
волновому движению. Объяснить их с
помощью корпускулярной теории нельзя.
К волновым свойствам света можно отнести
также дисперсию света, поляризацию..Максвелл
во второй половине показал, что свет
есть частный случай электромагнитных
волн. Работами Максвелла были заложены
основы электромагнитной теории света.
После экспериментального обнаружения
электромагнитных волн Герцем никаких
сомнений в том, что при распространении
свет ведет себя как волна, не осталось.
отвергнутая корпускулярная теория все
же имеет отношение к действительности.
При излучении и поглощении свет ведет
себя подобно потоку частиц. Волновыми
свойствами света нельзя было объяснить
закономерности фотоэффекта. Явления
интерференции, дифракции, поляризации
света от обычных источников света
неопровержимо свидетельствует о волновых
свойствах света. Однако и в этих явлениях
при соответствующих условиях свет
проявляет корпускулярные свойства. В
свою очередь, закономерности теплового
излучения тел, фотоэлектрического
эффекта и других неоспоримо свидетельствуют,
что свет ведет себя не как непрерывная,
протяженная волна, а как поток «сгустков»
(порций, квантов) энергии, т.е. как поток
частиц – фотонов. тОдновременное наличие
у объектов волновых и корпускулярных
свойств получило название
корпускулярно-волнового
дуализма.
Особенности электромагнитной
волны,
законы их возбуждения и распространения
описываются уравнениями
Максвелла.
Электромагнитные
волны
могут испытывать преломление, в реальных
средах имеет место дисперсия
волн, вблизи неоднородностей наблюдаются
дифракция
волн, интерференция
волн, полное внутреннее отражение и
другие явления, свойственные волнам
любой природы. Пространств, распределение
электромагнитных полей, временные
зависимости E
(t)
и H (t),
определяющие тип волн, вид поляризации
и другие особенности электромагнитной
волны
задаются, с одной стороны, характером
источника излучения, и с другой —
свойствами среды, в которой они
распространяются. При прохождении
монохроматической электромагнитной
волны
частотой ω векторы E
и H
в данной фиксированной точке пространства
испытывают синфазные и только синфазные
гармонические колебания с этой же
частотой:
Из
условия синфазности следует, что в тех
точках пространства, где E
= 0 должно
быть и H = 0,
аналогично и по амплитудным значениям
E0
и H0.
Это значит, что векторная волна
электрического поля E
пространственно совпадает с векторной
волной
магнитного поля H,
но только при этом векторы E
и H
колеблются во взаимно – перпендикулярных
плоскостях. Если источником задается
одно единственное направление x
для излучения электромагнитной
волны, то
фронт волны будет плоским,
а волна одномерной, как для вектора E,
так и для вектора H.
В этом случае волну можно представить
двумя уравнениями, соответственно
Здесь E0
и H0
—
амплитуды колебаний электрических и
магнитных полей,
—
частота этих колебаний, х
— произвольный сдвиг фазы, k
— волновой
вектор.Частота
колебаний электрического Е
и магнитного Н
полей связана с длиной волны
соотношением: =
2pс/.
37.
Свет естественный и поляризованный.Закон
Малюса.Электромагнитная
волна является поперечной. Колебания
вектора напряженности электрического
поля и вектора индукции магнитного поля
в электромагнитной волне происходят в
перпендикулярных к направлению
распространения волны плоскостях.
Направление вектора напряженности
электрического поля Е
определяет
тип поляризации световой волны. Свет
представляет собой суммарное
электромагнитное излучение множества
атомов. Атомы же излучают световые волны
независимо друг от друга, поэтому
световая волна, излучаемая телом в
целом, характеризуется всевозможными
равновероятными колебаниями светового
вектора (рис. 1, а; луч перпендикулярен
плоскости рисунка). В данном случае
равномерное распределение векторов Е
объясняется большим числом атомарных
излучателей. Свет со всевозможными
равновероятными ориентациями вектора
Е (и, следовательно, Н) называется
естественным.
Свет,
в котором направления колебаний светового
вектора каким-то образом упорядочены,
называется поляризованным. Так, если в
результате каких-либо внешних воздействий
появляется преимущественное направление
колебаний вектора Е (рис. 1, б), то имеем
дело с частично поляризованным светом.
Свет, в котором вектор Е (и, следовательно,
Н) колеблется только в одном направлении,
перпендикулярном лучу (рис. 272, в),
называется плоскополяризованным
(линейно поляризованным).Плоскость,
проходящая через направление колебаний
светового вектора плоскополяризованной
волны и направление распространения
этой волны, называется плоскостью
поляризации. Степенью поляризации
называется величина P
равная
где Imax и Imin, - соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором. Для естественного света Imax = Imin и Р = 0, для плоскополяризованного Imin = 0 и Р = 1. Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя так называемые поляризаторы, пропускающие колебания только определенного направления. В качестве поляризаторов могут быть использованы среды, анизотропные в отношении колебаний вектора Е, например кристаллы. Из природных кристаллов, давно используемых в качестве поляризатора, следует отметить турмалин. Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина Т1, вырезанной параллельно так называемой оптической оси ОО'. Вращая кристалл Т1 вокруг направления луча, никаких изменении интенсивности прошедшего через турмалин света не наблюдаем. Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина Т2 и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от угла, а между оптическими осями кристаллов по закону Малюса:
где I0
и I
- соответственно интенсивности света,
падающего на второй кристалл и вышедшего
из него. Следовательно, интенсивность
прошедшего через пластинки света
изменяется от минимума при
= /2
до максимума при
= 0. Однако, как это следует из рис. 274,
амплитуда Е световых колебаний, прошедших
через пластинку T2
будет меньше амплитуды световых колебаний
E0,
падающих
на пластиду Т1.
Т. к. интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды, то и получается выражение закона Малюса.
Степень
поляризации зависит от угла падения
лучей и показателя преломления. Брюстер
установил закон, согласно которому при
угле падения iB
(угол Брюстера), определяемого соотношением:
,
n21 - показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (содержит только колебания, перпендикулярные плоскости падения) .Преломленный же луч при угле падения iB поляризуется максимально, но не полностью. Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны
,
i2 - угол преломления, откуда: cosiB = sini2. Следовательно, iB – i2 = /2, но ib = iB (закон отражения), поэтому i'B + i2 = /2
38.
Поляриметр. Рефрактометр. Естественный
свет представляет собой совокупность
волн, излучаемых множеством атомов и
молекул источника света. Колебания
световых векторов происходят во
всевозможных направлениях, и поэтому
плоскости их колебаний постоянно меняют
свое положение в пространстве. Если же
направления колебаний светового вектора
упорядочены каким–либо образом, то
свет называется поляризованным. При
некоторых условиях можно получить свет,
в котором плоскость колебаний вектора
Е занимает постоянное положение в
пространстве. Такой свет называется
плоскополяризованным. Плоскость в
которой происходят колебания вектора
Е, называется плоскостью поляризации.
Поляризованный свет можно получить из
естественного с помощью поляризатора.
Он пропускает колебания, параллельные
только одной плоскости, и полностью
задерживает колебания, перпендикулярные
этой плоскости.Чтобы исследовать,
является ли свет после прохождения
поляризатора действительно
плоскополяризованным, на пути лучей
ставят второй поляризатор, который
называют анализатором. Пусть колебания
вектора Е поляризованной световой волны
совершаются в плоскости, составляющей
угол j
с главной плоскостью анализатора.
Амплитуду Е этих колебаний можно
разложить на две взаимно перпендикулярные
составляющие: Е1
– совпадающую с главной плоскостью
анализатора и Е2
– перпендикулярную ей (Рис.3.1).
Е1=E
cosj,
Е2=Е
sinj
. Первая составляющая колебаний пройдет
через анализатор, вторая будет задержана
им. Интенсивность света пропорциональна
квадрату амплитуды; интенсивность
света, прошедшего через анализатор,
пропорциональна Е2cos2j
(закон Малюса):I
= I0
cos2j,
где I0
- интенсивность поляризованного света,
падающего на анализатор; j
- угол между плоскостью поляризации
падающего света и плоскостью
анализатора.Если плоскости поляризатора
и анализатора параллельны, j
= 0, p,
т.е. cosj=±1,
то экран, помещенный за анализатором,
будет максимально освещенным. Если j
= p/2,
3p/2,
т.е. cosj
= 0 (поляризатор и анализатор скрещены),
то экран будет темным. При прохождении
поляризованного света через некоторые
вещества наблюдается вращение плоскости
поляризации. Такие вещества называются
оптически
активными.Различают
правовращающие и левовращающие вещества.В
растворах угол a
поворота плоскости поляризации
пропорционален пути l луча в растворе
и концентрации с раствора: a
= [a0]cl
,где [a0]
– удельное вращение. При пропускании
поляризованного света через раствор
оптически активного вещества плоскости
поляризации волн различной длины будут
поворачиваться на различные углы. Если
между поляризатором и анализатором,
плоскости поляризации которых взаимно
перпендикулярны, поместить кювету с
раствором оптически активного вещества,
то поле зрения просветляется. Чтобы
снова получить полностью затемненное
поле зрения, необходимо анализатор
повернуть на угол a
поворота плоскости поляризации света
при прохождении через кювету с раствором.
Зная удельное вращение данного вещества
и длину кюветы, можно определить
концентрацию раствора:
.Источником
света в поляриметре может являться
лампа накаливания или солнечный свет,
направляемый при помощи зеркальца. Свет
от источника падает на светофильтр Ф и
объектив О. Полученный монохроматический
свет проходит через поляризатор П,
кювету Т с раствором и анализатор А. В
качестве анализатора и поляризатора в
приборе используются поляроиды. После
анализатора свет проходит через объектив
Об и окуляр Ок зрительной трубы
сахариметра, которая служит для
визуального наблюдения поля
зрения.Рефрактометрия. Метод основан
на сложной зависимости между показателем
преломления раствора и концентрацией
растворенных веществ. Значение показателя
преломления раствора, определяемого
при помощи рефрактометра, зависит от
концентрации расворенного вещества и
температуры. Вследствие взаимодействия
электромагнитной волны со средой,
изменяется скорость ее распространения.
Эта зависимость имеет вид: v=c/n,
где
n=
-абсолютный
показатель преломления вещества, v
– скорость света в среде, а с – скорость
света в вакууме. При переходе света
через границу раздела двух сред, скорость
распространения света в которых различна,
происходит изменение его направления.
Это явление называется преломлением
или рефракцией света. Явление рефракции
света легло в основу метода определения
концентрации разбавленных растворов
по эмпирической зависимости между
показателем преломления и концентрацией
раствора. Относительный показатель
преломления сред n21=n2/n1,
где n2
и n1
- абсолютные показатели преломления
сред. При переходе света из оптически
менее плотной среды в оптически более
плотную среду угол падения луча больше
угла преломления. Если луч падает на
границу раздела сред под наибольшим
возможным углом i=p/2
(луч скользит вдоль границы раздела
сред), то он будет преломляться под углом
r<p/2.
Этот угол является наибольшим углом
преломления для данных сред и называется
предельным углом преломления. Из закона
преломления света следует
,
откуда sin
rпр=n1/n2.
Если свет переходит из оптически более
плотной среды в оптически менее плотную,
то угол преломления больше угла падения.
При некотором угле падения i
луча угол преломления равен p/2,
т.е. преломленный луч скользит вдоль
границы раздела сред. При дальнейшем
увеличении угла падения преломление
не происходит, весь падающий свет
отражается от границы раздела сред
(полное отражение). Угол i
называется предельным углом полного
отражения и обозначается iпр.
Так как
,то
sin
iпр=n2/n1
Таким образом, предельный угол преломления и предельный угол полного отражения для данных сред зависят от их показателей преломления. Основной частью рефрактометра являются две прямоугольные призмы 1 и 2, они соприкасаются гипотенузными гранями, между которыми имеется зазор около 0,1 мм. Между призмами помещают каплю жидкости, показатель преломления которой требуется определить. Луч света направляется на боковую грань верхней призмы и, преломившись, попадает на гипотенузную грань АВ. Поверхность АВ матовая, поэтому свет рассеивается и, пройдя через исследуемую жидкость, падает на грань CD нижней призмы под различными углами от 0 до 90°. Если показатель преломления жидкости меньше показателя преломления стекла, то лучи света входят в призму 2 в пределах от 0 до rпр. Пространство внутри этого угла будет освещенным, а вне его – темным. Таким образом, поле зрения, видимое в зрительную трубу, разделено на две части: темную и светлую. Положение границы раздела света и тени определяется предельным углом преломления, зависящим от показателя преломления исследуемой жидкости.