Metod_Fizika

41

мікроскопу.

Прибори та материіали: Мікроскоп, фольга з отвором d=0,5мм., міліметрова бумага, указальні стрілки, лінійка.

I Теоретичне обгрунтування роботи.

I.1. Призначення мікроскопу.

Око людини розмежує об'єкти, розміри яких більше 0,1 - 0,2 мм. В медичній практиці часто необхідно вивчати об'єкти (клітина, ії елементи, формені елементи крові і т.д.), розміри яких значно менше. Спостерігання за такими мікрооб'єктами виконується за допомогою мікроскопів, розмежовуюча здатність яких обмежена аберацієй лінз оптичної системи та дифракцієй світла на деталях препарата менших за 0,1 мкм. Тому, часто, раніш ніж користуватися мікроскопом для вивчення об'єкта, необхідно оцінити його розмежуючу здатність та корисне збільшення.

І.2,3. Будова та принцип дії мікроскопа.

Мікроскоп - це центрірована оптична система,яка складається із об'єктива та окуляра, розташованими на відстані один від одного. Оптична система мікроскопа і хід променів в ньому приведені на мал. 1.

В мікроскопі предмет АВ розташован декілька дальше, ніж передній головний фокус об'єктава Об. При цьому, площина проміжного зображення А¹В¹ знаходиться за подвійною фокусною

відстанню об'єктива. Окуляр ОК розташован так, щоб ця площина знаходилась декілька ближче до лінзи, ніж ії передній фокус. Хід променів через об'єктив будуємо по загальним правилам. Хід променів через окуляр і око будуємо аналогічно, як в першому випадку (через об'єктив), розглядаючи

зображення А¹В¹ як предмет, розташований перед окуляром. Для цього промені, які утворюють точку

променів, які роздивляємось.

І.4. Теоретичне обгрунтування методу.

Границею роздільної здатності мікроскопа (або відстань роздільної здатності) зветься найменша відстань між двума точками препарата, при якій їх зображення ще видно окремо, тобто не накладається.

Із теоретичного курса відомо, що це відстань

X

де λ - довжина хвилі падаючого на препарат світла;

n- показник заломлення імерсійного середовища між препаратом і об'єктивом мікроскопа;

θ- апертурний кут об‟єктива мікроскопа, який утворений променями, один з яких іде вздовж оптичної осі, а другий - із центра препарата до краю отвору об'єктива.

В приведеному виразі [1] - 2n sinθ=А.

sinθ

Знання чисельної апертури дозволяє правильно підібрати об'єктив для розглядання об'єктів бажаємого розміру. Для нормального ока середня відстань найкращого зору дорівнює 25 см., при цьому око розрізняє дві точки, які знаходяться на відстані 0,1мм як окремі, тобто роздільно, якість ока оцінюється як 0,1мм.

Корисне збільшення мікроскопа - це величина, значення якої дозволяє оку розрізняти деталі препарату, величина якого дорівнює роздільної відстані об'єктива мікроскопа, тобто корисне максимальне збільшенняи мікроскопа можно одержати із:

0,1

К=

Z

Наприклад; К об'єктива дорівнює 20, числова апертура 0,60, при середній довжині хвилі освітлення λ=0,6 мкм. роздільна здатність буде дорівнювати:

ІІ. Порядок виконання роботи.

ІІ. 1. Визначення чисельної апертури об‟єктива

1.На предметному століку мікроскопа роозташувати пластину з отвіром, діаметр якого d=0,5мм.

2.За допомогою регульюючих винтів добитися яркого освітлення отвору.

3. Зняти кондесор і освітнє дзеркало. На основання штатива мікроскопа покласти міліметрову бумагу з чіткими поділками.

4.Обережно винути окуляр з тубуса мікроскопа. Подивитися в тубус і наблюдати зображення міліметрової бумаги по всьому світлому колу поля зору.

5.Встановити указники так щоб вони торкалися країв поля зору, яке ми бачимо з протилежних сторін в точках M і N (мал. 2 ).

6.Відмітити положення указників на шкалі і заміряти відстань між ними в мм.

7.Заміряти відстань від пластинки з отвором до основання штатива мікроскопа.

8.Визначити чисельне значення тангенса апертурного кута, а потім його чисельну апертуру.

9.Результати занести в таблицю.

ІІ.2. Визначення корисного збільшення мікроскопа

1. Визначити дозволену відстань (границю дозволеного) із формули:

λ

Z = , приняв λ = 600 нм., n=1. n Sin θ

2. Визначити максимальне корисне збільшення мікроскопа із співвідношення:

об‟єктивами, які маються 40х, 90х .

Підготовити реферат на тему: Методи оптичної мікроскопії на службі у медицини.

ІІІ. Питання для самостійної підготовки

1.Центрирована оптична система, ії характерні точки, полощини, лінії. Будова зображення в такій системі.

2.Призначення мікроскопа.

3.Будова мікроскопа.

4. Х і q променів в мікроскопі.

5.Апертурний кут, чисельна апертура, роздільна здатність мікроскопа.

6.Граничне корисне збільшення мікроскопа.

7.Використання мікроскопа в біології та медицині.

44

ІІІ.2. Задачі.

Задачі:

1.У скільки разів зображення предмета на сітчатці ока меньше самого предмета. Відстані до предмета R=30м., Fока (фокус) =1,5см. (Відповідь: 2000 разів).

2.Як повинні працювати люди, які користуються окулярами з мікроскопом: дивитися в окуляр в окулярах або без них.

3.Знайти F(фокус) об‟ектива мікроскопа, який дає збільшення в 500 разів, якщо фокусна відстань окуляра 7 см., а довжина тубуса - L=20 см.

4.Діаметр бактерії 7,5 мкм. Визначити діаметр ії зображення в мікроскопі, якщо Fоб.=4мм.; Fок=25мм. Препарат розташован на відстані 4,2 мм. від оптичного центра об‟єктива.

45

ІІІ. Література:

Основна:

1.Лівенцев Н.М., Курс фізики, М., 1978, с. 266-279.

2.Ремізов А.Н., Курс фізики, електроники і кібернетики. М. 1982. с.323-346

Додаткова:

1.Агапов В.Т. інс, Лабораторний практикум з фізики. 1982, с.56-64.

46

Методична розробка

для самостійної роботи студентів по темі: "Вивчення електронного осцилографа".

Ціль роботи: Вивчити призначення, будову та принцип роботи ЕО, оволодіти методиками використання ЕО в медичних дослідженнях.

Прибори та матеріали: електронний осцилограф, звуковий генератор, провода.

І Теоретичне обгрунтування роботи.

І.1 Призначення електронного осцилографа.

Електронний осцилограф - прилад, призначений для візуального спостереження періодичних процесів, які перетворені в електричний сигнал. Електронний осцилограф дає можливість спостерігати періодичні імпульси напруги частотою до 50кгц.. міряти напругу. глибину модуляції.

І.2 Будова (основні блоки) електронного осцилографа.

Електронний осцилограф складається з таких основних блоків: блок живлення, блоки підсилювачів по горизонталі та вертикалі, блока генератора горизонтальної Х развертки, який дає пілообразну напругу; блок сінхронізації, який дає можливість одержати стійке зображення

досліджуємого сигналу, блок який діле напругу, електроннопроменева трубка. Блок - схема електронного осцилографа приведена на (мал.1).

І.3. Принцип роботи ) електронного осцилографа (мал.2.)

Основною частиною ЕО є електронннопроменева трубка, яка складається з вакуумної колби [9] в якій знаходяться електроди, котрі фокусують електронний пучок на екрані [8] трубки та сообщають електронам необхідну швидкість.

Сукупність цих електродів зветься електронною пушкою. До неї можна віднести: [1] - катод [2]- керуючий електрод (сітка або модулятор), він має від‟ємний відносно катода потенціал. Це поле сжима потік електронів і направляє їх в модулятор

Інтенсивність електронного пучка і електронного п‟ятна на флуоресцуючому екрані [8]

було перевантаження на вході вертикального підсилювача встанавлювається розподілювач з коефіцієнтом поділення: 1:1; 1:10; 1:100. В горизонтальному підсилювачі відсутній аттенюатор, але максимально дозволена ефективна напруга не повинна перевищувати 25кв.

Для того, щоб одержати на екрані ЕП трубки осцилограмму, треба на горизонтальний

47

В ідеальній системі час збросу дорівнює нулю. Для спостерігання періодичної сінусоїдальної напруги служить неперервна розвертка. В цьому випадку промінь періодично перебігає по одному і тому ж місці екрану зліво направо, при цьому прорисовує одну і ту же строчку. Повернення в початкове положення по закінченню запису в кожній строчці відбуваеться практично миттево і називається оберненим ходом в протилежність прямому ходу - самій записі строчки. Підбирають час одного циклу запису, який складається із прямого та оберненного ходів променя в горизонтальному напрямку, та кратним періоду вивчаємого процесу і тоді зображення "застива" на екрані.

Для одержання такої развертки треба утворити (генерувати) і подати на пластини горизонтального відхилення Х напругу пилообразної форми, - яка наростає лінійно до деякого максимального значення, а потім дуже швидко падає до початкової величини.

Для того, щоб кожне нове зображення кривої на екрані було б тієї ж форми та виникало точно в тому ж самому місці екрана в одній і тій фазі, було б рухомим, використовується

недоліка генератора горизонтальної розвертки з‟єднують його з досліджуїмим сигналом, який

вертикальну лінію, яка світиться якщо на вертикально відхиляючі пластини подати змінну напругу. Якщо змінну напругу подати на горизонтально відхіляючи платини (при цьому генератор розвертки виключений), то можна бачити горизонтальну лінію, яка світиться. Якщо змінну напругу одночасово подавати на вертикально та горизонтально відхиляючі пластини, то на екрані можна бачити осцилограми, вид яких залежить від співвідношення частот, амплітуд

Більш складні фігури Ліссажу отримуються. якщо напруги, які подаються на пластини Х та У. відрізняються частотами, амплітудами і фазами.

Щоб одержати стабільну осцилограму на екрані електроннопроміневої трубки, необхідно на пластину У подати досліджуєму. а на пластину Х - пілообразну напруги. Частоти цих напруг повинні, або бути рівними, або відрізнятися між собою у ціле число разів. Під частотною характеристикою осцилографа розуміють залежність відхилення п‟ятна від частоти при постійній вхідній напрузі.

Чутливістю до наруги електроннопроменневої трубки зветься відношення відхилення пятна на екрані (мм.) до напруги на відхиляючих пластинах, яка викликала це відхилення.

ІІ. Техніка безпеки

При роботі з електронним осцилографом треба:

1. Не дотикатись до дротів та контактів без ізоляції. якщо іде струм, тому що на них

48

може бути висока напруга.

2.Не давати великих яркостей п‟ятна на довгий час, тому що це приводить до швидкого вигорання екрану та зіпсування трубки.

3.При роботі осцилограф повинен бути заземлений.

ІП. Порядок виконання роботи.

1. Підготовка осцилографа до роботи:

а) Встановити перемикач напруги (на задній стінки прибора) на напругу мережи (220в).

б) Регулятор яркості і регулятор фокуса в середнє положення вертикального підсилення в нульове, регулятор горизонтального підсилення в середнє положення.

в) Включити вилку в мережу. Включити вимикач "Мережа", при цьому повинна загорітися сигнальна лампочка.

г) Через 3 - 4 хвилини на екрані з‟являється світле п‟ятно, його відсутність говорить про те, що електронний промінь відхилен за мережи екрана. Щоб ввести промінь в межі екрана треба повернути регулятором зміщення по Х та У.

д) Зменьшити яркість регулятором яркості.

е) Встановити чіткість п‟ятна регулятором фокуса.

2. Визначення чутливості електронного осцилографа.

а) Подати на вхід У контрольний сигнал від задньої панелі осцилографа. (Ефективна напруга контрольного сигналу по паспорту Uеф.=2,4в.)

б) Заміряти довжину лінії ℓо, яка утворилася при зменьшенні підсилення по Х до 0.

в) Розрахувати чутливість електронного осцилографа по формулі

б) Заміряти довжину лінії ℓх, яка утворилася при зменьшенні підсилення по Х до 0.

в) Знаючи чутливість ЕО - S - (регулятор підсилення по У після визначення чутливості не трогати), розрахувати невідому напругу по формулам:

Uох - амплітудна напруга невідомого сигналу

Uх - ефективна напруга невідомого сигнала

Uх = 0,7 Uох

4. Визначення невідомої частоти електричного сигнала методом порівняння з відомою частотою.

49

а. Подати на вхід У контрольний сигнал частотою υ =50 гц. б. Встановити на екрані ціле число синусоїд.

в. Розрахувати період одного коливання контрольного сигналу та час усієї

tо - час усієї розвертки контрольного сигнала, який залишається незмінним. tо = То ·nо, где nо - кількість синусоїд контрольного сигнала на екрані.

г) Подати на вхід У напругу невідомої частоти від звукового генератора і встановити цілу кількість синусоїд nх .

д) Розрахувати період напруги невідомой частоти, та частоту.

5. Одержання фігур Ліссажу.

а) Відключити генератор развертки.

б) Подати на вхід Х сигнал від звукового генератора. в) Подати на вхід У контрольний сигнал.

г) Змінючи частоту від звукового генератора, наблюдати зміну фігур Ліссажу.

Завдання по УДРС.

Визначення частоти сигнала за допомогою фігур Ліссажу.

1.Замалювати одержані фігури Ліссажу.

2.Визначити частоту сигналу по співвідношенню кількості точок перетику фігури Ліссажу з вертикаллю та горизонталлю.

3.

ІУ. Питання для самопідготовки та самоконтролю.

1.Призначення електронного осцилографа.

2.Будова та принцип роботи:

а) блока розвертки, блока синхронізації; б) електроннопроменевої трубки; в) блока живлення.

50

3. Методика роботи з електронним осцилографом.

4.Калібровка електронного осцилографа (визначення чутливості).

5.Вимірювання невідомої нагрузки за допомогою осцилографа.

6.Вимірювання частоти невідомого сигнала.

7.Одержання фігур Ліссажу.

8.Завдання.

На екрані електронного осцилогфа одержана така фігура (мал.4).

Знаючи, що на вхід Х подають напругу з частотою Vo=50гц., визначити частоту сигнала, що подається на вхід У.

(4 : 6 = 2 : 3) nx / ny = vx/vу , де

nx , ny - кількість точок перетику фігури Ліссажу вісей Х, У.