60. Ультрафиолетовая, инфракрасная микроскопия и использование ее для исследования объектов судебной экспертизы.

Ультрафиолетовая микроскопия основана на способности некоторых веществ, входящих в состав живых клеток, микроорганизмов или фиксированных, но не окрашенных, прозрачных в видимом свете тканей, поглощать УФ-излучение с определенной длиной волн (400— 250 им). Этим свойством обладают высокомолекулярные соединения, такие как нуклеиновые кислоты, белки, ароматические кислоты (тирозин, триптофан, метилаланин), пуриновые и пирамидиновые основания и др. С помощью ультрафиолетовой микроскопии уточняют локализацию и количество указанных веществ, а в случае исследования живых объектов - их изменения в процессе жизнедеятельности.

Инфракрасная микроскопия позволяет исследовать непрозрачные для видимого света и УФ-излучения объекты путем поглощения их структурами света с длиной волны 750—1200 нм. Для инфракрасной микроскопии не требуется предварительной хим. обработки препаратов. Этот вид М. м. и. наиболее часто используют в зоологии, антропологии, других отраслях биологии. В медицине инфракрасную микроскопию применяют в основном в нейроморфологии и офтальмологии.

61. Дисперсия и цвет тел.

Состояние вопроса о цвете тел до исследований Ньютона.

Вопрос о причине различной окраски тел естественно занимал ум человека уже давно. Очень большое количестве наблюдений, и чисто житейских, и научных, было в распоряжении исследователей, но вплоть до работ Ньютона (начавшихся около 1666 г.) в этом вопросе царила полная неопределенность. Считалось, что цвет есть свойство самого тела, хотя внимательное наблюдение обнаруживало, что в зависимости от времени дня или условий освещения нередко наблюдается очень значительное изменение в цвете тел, Существовало мнение, что различные цвета получаются как «смесь» света и темноты, т. е. смешивались два существенно различных понятия — цвет и освещенность. С незапамятных, времен наблюдались превосходные (радужные) цвета радуги и даже было известно, что образование радуги связано с освещением дождевых капель. Так, французский физик Рене Декарт (1596—1650) наблюдал искусственную радугу на водяной пыли фонтанов и производил опыты по получению радуги со стеклянными шарами, наполненными водой. В 1637 г. Декарт объяснил форму и угловые размеры радуги на небесном своде, но причины цветов радуги и их последовательности ему оставались неясными.

Точно так же игра цветов в граненых алмазах и даже в стеклянных призмах была хорошо известна. На Востоке, в частности в Китае, украшения в виде стеклянных призм, дающих радужные блики, принадлежали к числу излюбленнейших. Европейцы неоднократно описывали эти китайские игрушки. И тем не менее никто не сопоставлял между собой эти многочисленные и разнообразные явления, и связь между великолепными красками радуги, играющей на небе, и цветом тел была открыта только в замечательных исследованиях Ньютона.

Основное открытие Ньютона в оптике.

Ньютон обратился к исследованию цветов, наблюдаемых при преломлении света, в связи с попытками усовершенствования телескопов. Стремясь получить линзы возможно лучшего качества, Ньютон убедился, что главным недостатком изо-5ражений является наличие окрашенных краев. Как известно, это обстоятельство заставило его начать строить телескопы с зеркалом (рефлекторы). Исследуя окрашивание при преломлении, Ньютон сделал свои величайшие оптические открытия.

Истолкование наблюдений Ньютона.

Описанные опыты показывают, что для узкого цветного пучка, выделенного из спектра, показатель преломления имеет вполне определенное значение, тогда как преломление белого света можно только приблизительно охарактеризовать одним каким-то значением этого показателя. Сопоставляя подобные наблюдения, Ньютон сделал вывод, что существуют простые цвета, не разлагающиеся при прохождении через призму, и сложные, представляющие совокупность простых, имеющих разные показатели преломления. В частности, солнечный свет есть такая совокупность цветов, которая при помощи призмы разлагается, давая спектральное изображение щели.

аким образом, в основных опытах Ньютона заключались два важных открытия: 1) свет различного цвета характеризуется разными показателями преломления в данном веществе (дисперсия); 2) белый цвет есть совокупность простых цветов.

Мы знаем в настоящее время, что разным цветам соответствуют различные длины световых волн. Поэтому первое открытие Ньютона можно сформулировать таким образом: показатель преломления вещества зависит от длины световой волны. Обычно он увеличивается по мере уменьшения длины волны.

Первое открытие Ньютона сохраняется в неизменной формулировке и до настоящего времени. Что же касается второго утверждения, то надо отметить значительную сложность вопроса о природе белого света. Эта проблема выходит за рамки излагаемого в этой книге материала.

Впрочем, для очень большого числа практических вопросов мы можем заменить белый свет совокупностью соответствующим образом подобранных простых (монохроматических) цветов, т. е. рассматривать белый свет как смесь этих цветов.

Открытие явления разложения белого света на цвета при преломлении позволило объяснить образование радуги и других подобных метеорологических явлений. Преломление света в водяных капельках или ледяных кристалликах, плавающих в атмосфере, сопровождается благодаря дисперсии в воде или льде разложением солнечного света. Рассчитывая направление преломления лучей в случае сферических водяных капель, мы получаем картину распределения цветных дуг, точно соответствующую наблюдаемым в радуге. Аналогично, рассмотрение преломления света в кристалликах льда позволяет объяснить явления кругов вокруг Солнца и Луны в морозное время года, образование так называемых ложных солнц, столбов и т. д.

Дисперсия показателя преломления различных материалов.

Измерения показателя преломления в зависимости от длины волны для разных веществ показывают, что дисперсия различных материалов может быть весьма различна. В таблице приведены в качестве примера значения

Таблица. Зависимость показателя преломления от длины волны для разных веществ

показателя преломления в зависимости от длины волны для двух сортов стекла и двух различных жидкостей.

На рис. 3 изображено, как выглядел бы спектр солнечного света, полученный при помощи призм одинаковой формы, сделанных из перечисленных в таблице материалов. Различие в дисперсии для разных стекол позволяет исправлять хроматическую аберрацию.

Рис. 3. Сравнительная дисперсия разных веществ: 1 — вода, 2 — легкий крон, 3 — тяжелый флинт.

Цвета тел.

Человеческий глаз воспринимает как цвет, частоту световой волны. Однако принято ориентироваться на длину волны в вакууме. Цвет непрозрачного тела определяется тем светом, который оно рассеянно отражает.

Например тело красного цвета отражает красные лучи, а остальные поглощает. Тело белого цвета отражает лучи всех цветов одинаково. Например, белая бумага отражает 75%. Тело черного цвета поглощает все падающие на него лучи. Например, черный бархат отражает только 0,03%. Цвета называются хроматическими, если они входят в спектр, или образуются в результате смешивания цветов, входящих в спектр. Цвета, содержащие одну длину волны называются монохроматическими. Ахроматическими называются белый, черный и серый цвет. Ощущение любого цвета можно получить смешиванием спектрально чистых излучений красного, зеленого и синего цвета.

Пробовали ли вы когда-нибудь смотреть на мир сквозь цветные стекла? На средней фотографии вы видите две ракетки и шарик для настольного тенниса. Взглянем на эти предметы сквозь зеленое стекло (левое фото). Белый шарик стал зеленым, красная ракетка - черной, а зеленая - сохранила свой цвет. Если же мы возьмем красное стекло, то белый шарик станет красным, зеленая ракетка - черной, а красная - сохранит свой цвет (правое фото).

От чего же зависит цвет тел? Оказывается, от двух причин: а) способности различных тел неодинаково хорошо отражать лучи раличного цвета и б) спектрального состава лучей, освещающих эти тела.

Первая причина проста. Если правая ракетка видится нам зеленой, значит, из всего спектра падающего на нее белого света отражаются только желто-зелено-голубые лучи (см. спектр на левой странице). Лучи остальных цветов ракетка не отражает, то есть поглощает.

Аналогично, красное стекло потому и красное, что поглощает все лучи, пропуская через себя лишь красно-оранжевые. Поэтому, наблюдая зеленую ракетку сквозь такое стекло, мы видим ее черной. Красно-оранжевых лучей она не испускает, а зеленые поглощаются стеклом. В результате свет от этой ракетки в наш глаз не поступает, что мы и расцениваем как черный цвет.

Вторая причина. Предположим, что ракетки освещены не белым светом (в спектре которого есть все цвета), а красным прожектором. Зеленая ракетка опять покажется нам черной. Красные лучи прожектора она поглощает, а зеленых лучей в его свете нет. В результате от зеленой ракетки не отразится никакого света. Поэтому даже без цветных стекол она будет казаться нам черной.