Metod_Fizika

71

ІІ. Підготувати електронний осцилограф до роботи. Визначити його чутливість.

1.На вхід “У” електронного осцилографа за допомогою спеціальних проводів з штекерами підключить електроди пацієнта від електростимулятора.

ІІІ. Проведіть вимірювання параметрів імпульсного струму і замалюйте форму імпульсів в трьох режимах:

-безперервному;

-генерації посилок пауз випрямленого струму.

Для спостереження форми і парметрів імпульсів в безперевному режиміі необхідно:

-встановити перемикач видів струму в положення “ Непр.”;

-ручкою “ Струм пацієнта” збільшити струм до певного значення;

-за допомогою ручок регулювання, розташованих на осцилографі. Зупинити зображення імпульсів;

-замалювати їх , дотримуючись масштабу;

-виміряти величину напруги імпульсного струму і в подальшому ручку “ Струм пацієнта “ і ручку вертикального підсилювання на осцилографі не зміщувати.

-оцініть, як змінюється форма імпульсів при положенні ручки регулювання фронту наростання і зрізу імпульсного струму в її крайньому правому положенні.

Для спостереження імпульсного струму в режимі генерації посилок пауз необхідно: -ручку регулювання фронту і зрізу імпульсів повернути вліво;

-увімкнути кнопку “ 2,5 – 2,5;

-розрахувати частоту повторювань імпульсів, період Т, скважність , коефіцієнт заповнення ; -замалюйте форму імпульсу, визначте їх характер зміни переднього і заднього фронтів;

-встановіть, змінилась величина напруги при переході в даний режим роботи у порівнянні з попереднім, чи ні;

-усі отриманні результати занесіть в таблицю №1

-проведіть спостереження зміни фронту наростання і зрізу в крайньому правому положенні;

-порівняйте отриманні результати. Оцініть їх і зробіть висновки;

побудуйте графік залежності.

Завдання №2.

Дослідіть зміни параметрів і форми імпульсів при проходженні форми імпульсів крізь імітатори тканини організму.

1.Виміряйте напругу імпульсного струму, отриманого на виході електронного стимулятора.

2.Перенесіть електроди пацієнта на вхід імітатора тканин організму.

3.До виходу імітатора під‟єднайте електронний осцилограф.

4.Провідники імітатора з маркуванням І‟ – І підключить до клем О‟ – О .

5.Виміряйте амплітуду імпульсів, підрахуйте, у скільки разів змінилась напруга в порівнянні з попереднім. Замалюйте форму імпульсів.

72

6.Відключить провідники І‟ - І і до клеми О‟ – О підключить провідники з маркуванням 2‟ – 2 . Виміряйте напругу, замалюйте та оцініть форму імпульсу. Розрахуйте час розряду конденсатора = Rу Су.

7.Відключить провідники 2‟ – 2 і до клем О‟ – О підключіть провідники

3‟ – 3 Виміряйте напругу, дослідіть форму імпульсу, оцініть інтегруючу дію даного електричного ланцюга на величину та форму імпульсного струму. Розрахуйте = Ru Cn.

1.Ланцюг з активним опором (поз

1‟- 1)

2.Диференційований ланцюг (поз

2‟ – 2)

3.Інтегрований ланцюг (поз 3‟ – 3 )

4.Початкова напруга і форма імпульсів(без імітатора)

Навчально – дослідницьке завдання.

Дослідіть зміни параметрів імпульсного струму на виході апарату “Електросон - 4Т”.

1.Підготуйте апарат до роботи.

2.Підготуйте осцилограф до роботи.

3.На Вхід У електронного осцилографа під‟єднайте електроди пацієнта, встановіть певну амплітуду струму. Вподальшому ручку “ Струм пацієнта” не зміщувати! Виміряйте величину струму і замалюйте першопочаткову форму імпульсів.

4.Електроди пацієнта під‟єднайте до вхідних клем імітатора тканин. Вихідні клеми імітатора підключить на вхід У електронного осцилографа.

5.Для дослідження параметрів імпульсного струму встановіть на апараті частоту 150 Гц.

6.Підключіть провідники з маркуванням 1‟ – 1 до клеми О‟ – О. Ручкою апарату “ Частота поступово” підберіть таку частоту, щоб зображення на екрані електронного осцилографа зупинилось.

7.Виміряйте величину напруги, частоту, період, тривалість імпульсу, паузу. Зверніть увагу на зміну форм імпульсів, проаналзуйте, як впливає вмикання в сіть активного опору на параметри і форму імпульсного струму. Зробіть висновки. Вирахуйте скважність та коефіцієнт послаблення.

8.Аналогічні дослідження виконайте, підключаючи до виходу апарата диференцюючий ,

а потім інтегруючий ланцюг. Оцініть результат дослідження і занесіть їх в таблицю 3, аналогічну таблиці 2 . Зробіть висновок.

Завдання для самопідготовки.

І. Відповісти на питання.

1.Електричні властивості тканин організму.

2.Механізм дії імпульсного струму на тканини організму.

3.Призначення, будова та принцип дії апаратів для електростимуляції

“Стимул – 1 “ та “ Електросон – 4 Т”. Структурна схема, призначення головних вузлів, органи керування на панелі апаратів, області застосування в медицині. Техніка електробезпеки.

4.Правила підготовки апарату до роботи.

5.Методика дослідження фізичних параметрів імпульсного струму на виході апаратів для електростимуляцій.

ІІ Вирішати задачі.

73

1.Апарат “Електросон” видає імпульси напруги постійної полярності прямокутної форми періодом Т=0,4с і скважністю 200. Определіть тривалість імпульсу.

2.При дії імпульсного струму на тканини організму людини виникає зміна форм імпульсів у порівнянні з формою імпульсів прикладної напруги. Чому?

3.В апараті “Електросон” при частоті 25Гц тривалість імпульсу рівняє 1Мс.Опреділіть скважність і потугу після кожного імпульсу.

4.Для діагностики роботоздатності м‟язів у пацієнта лікар подає від апарату КЕД-5М тетанізіруючий ток зі скважністю рівний 5.Опреділіть час фактичної дії струму, якщо апарат був увімкнений на протязі 2 хвилин.

5.Якщо струм проходить крізь серце в останній 0,04-0,06 систем, то він викликає фібриляцію серця. Чи може викликати фібриляцію імпульсний струм прямокутної форми з періодом Т=0,5с і скавжністю S=10 ?

Література:

1.Лівенцев Н.М. Курс фізики. М: Вища школа,1978, с. 146-164, 167-170.

2.Ремізов А.Н. Курс фізики, електроніки і кібернетики. М: Вища школа, 1982, с. 489-491.

Б л о к ж и в л е н н я

Блок генератора і підсилювачів

Пацієнт

Зовнішній вид апарату. 1. Регулювання ДПС з позначенням “ Рівень”. 2.Кнопка перевірки ДПС з позначенням “ Контроль”. 3.Вимикач сіті з позначенням “ Викл “, “ Сіть”. 4.Установка нуля міліамперметра “ 0” . 5.Міліамперметр.

6.Перемикач діапазона частот 30 і 150.

7.Ручка регулювання частоти.

8.Ручка потенціометра з позначенням “ Ток пацієнта”.

75

Лабораторна робота

Тема: "Визначення коефіцієнта пропущення світла і концентрації

речовини в розчині за допомогою фотоелектроколориметра КФК-2"

Ціль роботи: Вивчити будову, принцип роботи та методику практичного використання фотоелектроколориметра КФК-2.

Прибори та матеріали: 1. Колориметр фотоелектричний концентраційний КФК-2 2. Набір кольорових розчинів різної концентрації

І. Теоретичне обґрунтування роботи. І.1. Призначення КФК-2

КФК використовується в біології та медицині для визначення законів поглинення світла розчинами. В клінічній практиці його застосовують для виміряння насичення крові киснем. Це має значення для функціональної діагностики роботи органів і тканин організму.

КФК призначений для вимірювання в окремих ділянках діапазону довжини хвиль 315 - 980 мм., які виділяються фільтрами , коефіцієнтів пропущення і оптичної густини розчинів, а також визначення концентрації речовин в розчині методом градуірованих графіків.

Колориметр дозволяє також робити вимірювання коефіцієнтів пропущення розсіюючих взвісей, емульсій і колоїдних розчинів в пропущеному світлі.

І.2. Будова концентраційного фотоелектроколориметра КФК-2.

Колориметр складається з 2-х блоків, з‟єднаних в одне - механічно: оптичний блок і блок живлення. Зовнішній вигляд прибору приведено на мал.1.

Де: 1. мікро амперметр із шкалою від 0 - 100 поділок. який відповідає шкалі коефіцієнта пропущення Т і оптичної густині Д;

2.освітлюючий устрій;

3.ручка для фільтра світле;

4.ручка перемикача положення кювет;

5.ручка включення фотоприймальників;

6.ручка регулювання інтенсивності "Грубо";

7.кришка кюветного відділення;

8.ручка регулювання інтенсивності "Точно".

Пластина 15 поділяє потік світла на два: 10% світового потоку направляється на фотодіод ФД - 24К і 90% - на фотоелемент Ф-26. Для зрівняння фототоків, які знімаються з фотоприймача

76

ФД-24К при роботі з різними кольоровими фільтрами світла. Перед ним встановлений світофільтр 14 з кольорового скла - 16.

При роботі з кюветами 19 малої місткісті в кюветне відділення встановлюється приставка 21 для мікроаналізу. Лінзи 20 зменшують пучок світла у місті, де встановлені мікрокювети або пробірки. Лінзи 18 відновляють пучок світла до початкового діаметра.

І.3. Принцип роботи КФК-2

Принцип вимірювання коефіцієнта пропущення світла полягає в тому, що на фотоприймач по черзі направляються світові потоки: повний Fох і той, який пройшов через досліджуване середовище Fх , і визначається співвідношення цих потоків.

Відношення потоків є коефіцієнт пропущення досліджуваного розчину;

Fх

Fох

На колориметрі це відношення визначається таким чином. З початку у потоці світла розташовують кювету з розчинником або контрольним розчином. Зміною чутливості колориметра досягають того, щоб відлік по шкалі коефіцієнтів пропущення колориметра дорівнював n1 = 100% поділок. Таким чином, повний світовий потік Fі умовно дорівнює 100%. Потім в світовому потоці розмішують кювету з досліджуваним розчином. Одержаний відлік n2 по шкалі коефіцієнтів пропущення досліджуваного розчину в % буде дорівнювати n2, тобто:

τ = n2.

Оптична густина Д визначається по формулі:

І.4. Фізичні основи метода фотоелектроколориметрії

В основі метода фотоелектроколориметрії лежить явище поглинення світла кольоровими розчинами. Якщо два розчина однієї речовини, які мають концентрації С1 і С2 і товщину слою l1 і l2 поглинають світло однаково, то їх оптичні густини Д1 і Д2 теж однакові Д1 =

Д2. .

де Х - коефіцієнт поглинання світла розчином товщиною l=2,72 і концентрацією Сх = 1%;

Таким чином, коефіцієнт пропущення світла τ - це відношення інтенсивності світла, який пройшов через розчин до інтенсивності світла, який падає на даний розчин.

Оптична густина Д - це десятичний логаріфм величини, яка обернена коефіцієнту пропущення світла, який падає на даний розчин.

По величинам τ і Д можна судити о поглинальній здатності даної речовини і визначити його концентрацію в розчині.

77

ІІ. Техніка безпеки при роботі з КФК - 2

При роботі з КФК-2 треба придержуватись таких правил:

1.Працювати з колориметром треба в чистому приміщені, вільному від пилі, парів кислот.

2.Біля колориметра не повинні розташовуватись великі речі, які утворюють невдобства в роботі.

3.Всі роботи, які пов‟язані з проникненням за постійні огорожі до частин колориметра, по яким іде струм, заміна ламп, заміна деталів повинні проводитись при відключенні колориметра від мережі.

4.При роботі колориметр повинен бути надійно заземлений.

кюветне відділення повинно бути відкритим ( при цьому завіска перед фотоприймачами перекриває пучок світла).

2.Ввести необхідний по роду вимірювання кольоровий фільтр світла.

3.Встановити мінімальну чутливість колориметра. Для цього ручку "чутливість" встановити в положення "1", ручку "установка 10 грубо" - в крайнє ліве положення.

4.Перед вимірюванням і при перемиканні фотоприймачів перевірити. щоб стрілка була встановлена на "С" по шкалі пропущення τ у відкритому кюветному відділені. При

зміщенні стрілки від нульового положення ії підводять до нуля за допомогою потенціометра "нуль", який виведений під шліц.

3.2. Вимірювання коефіцієнта пропущення.

1.В пучок світла помістити кювету з розчином або контрольним розчином, по відношенню до якого будуть відбуватися вимір.

2.Закрити кришку кюветного відділення.

3.Ручками "Чутливість" і "Встановка 10 грубо" точно встановити відлік 100 по шкалі колориметра. Ручка "Чутливість" може знаходитись в одному з трьох положень: "1", "2",

"3".

4.Повертаючи ручку "4" (мал.1) кювету з розчинником або з контрольним розчином замінити кюветою з досліджуваним розчином.

5.Зняти відлік по шкалі колориметра, який відповідає коефіцієнту пропущення світла дослідженим розчином в процентах або по шкалі Д в одиницях оптичної густини.

6.Вимірювання проведіть 3 - 5 рази і кінцеве значення вимірюваної величини визначте як середнє арифметичне із одержаних значень.

3.3. Визначення концентрації речовини в розчині.

При визначенні концентрації речовини в розчині треба виконувати наступну послідовність в роботі:

вибір фільтра світла;

вибір кювети;

будова градуйованої кривої для даної речовини;

вимірювання оптичної густини досліджуваного розчину і визначення концентрації речовини в розчині.

1. Вибір фільтра світла.

Наявність в колориметрі вузла фільтрів світла та набору кювет дозволяє підібрати таке їх сполучення, при якому помилка в визначенні концентрації буде мінімальною.

Вибір фільтрів світла проводять так:

Налити розчин в кювету (як вибрати кювету дивись далі) і визначити оптичну густину для всіх фільтрів світла.

По одержаним даним побудувати криву, викладаючи по горизонтальній вісі довжини хвиль, які відповідають максимуму коефіцієнта пропущення фільтрів світла, які указані в

78

опису колориметра, а по вертикальній вісі - відповідні значення оптичної густини розчину. Відмітити ту ділянку кривої, для якої виконуються наступні умови:

оптична густина має максимальне значення;

крива паралельна горизонтальній вісі, тобто оптична густина мало залежить від довжини хвилі.

Фільтр світла для роботи треба вибрати так, щоб довжина хвилі відповідала максимуму коефіцієнта пропущення і знаходилась на відміченій ділянці вище спектральної кривої досліджуваного розчину.

Якщо ці умови виконуються для декількох фільтрів світла, виберіть той з них, для якого чутливість колориметра вище.

2. Вибір кювети

Абсолютна похибка вимірювання коефіцієнта пропущення не перевищує 1%. Відносна похибка визначення концентрації розчину буде різною при роботі на різних ділянках шкали колориметра і сягає максимуму при значеннях оптичної густини 0,7. Тому при роботі на колориметрі рекомендується працювати поблизу вказаного значення оптичної густини. Якщо оптична густина більше 0,5 - 0,6 беруть кювету меншої робочої довжини, якщо величина оптичної густини менше 0,3 - 0,2 то треба вибирати кювету з більшою робочою довжиною.

3. Побудова градуйованої кривої для даної речовини.

Будова градуйованої кривої проводиться таким чином. Приготувати ряд розчинів даної речовини з відомими концентраціями, які займають область можливих змін концентрацій цієї речовини в досліджуваному розчині.

Заміряти оптичні густини всіх розчинів і побудувати градуйовану криву, відкладаючи по горизонталі відомі концентрації, а по вертикалі - відповідні їм значення оптичної густини.

значенню оптичної густини. градуйований Примітка:

1.Часто в роботі буває зручніше користуватися градуйованими таблицями, які складаються по даним градуйованої кривої.

2.Градуйовану криву треба час від часу перевіряти.

IV. Завдання для самопідготовки та самоконтролю.

1.Явище поглинення світла, його сутність.

2.Вивід закону Бугера. Поняття натурального показника поглинення світла.

3.Закон Бера. Поняття питомого коефіцієнта поглинення. . Зв‟язок натурального показника поглинення з концентрацією речовини.

4.Об‟єднаний закон Бугера - Бера. Поняття коефіцієнта пропускання та оптичної густини речовини.

79

5.Залежність оптичної густини речовини від її концентрації в розчині.

6.Методи концентраційної колориметрії. Фотоелектроколориметрія.

7.Призначення, будова та принцип роботи КФК-2. Оптична схема. Органи керування на зовнішній панелі приладу.

8.Правила підготовки приладу до роботи.

9.Методика вимірювання коефіцієнта пропущення.

10.Методика визначення концентрації речовини в розчині.

Задачі:

1. При проходженні світла з довжиною хвилі λ1 через шар речовини, його інтенсивність зменшується внаслідок поглинання в 4 рази. Інтенсивність світла з довжиною хвилі λ2 по тій же причині зменшується в 3 рази. Знайти товщину шару речовини і показник поглинення для світла з довжиною хвилі λ2, якщо для світла з довжиною хвилі λ1 він дорівнює Х1 =0,02 см - 1 .

V. Література:

1.Ремизов А.Н. Курс физики для мединститутов, М, 1976, Т2 с. 191-194.

2.Ливенцев Н.М. Курс физики, М, 1978, с 263-241.

80

3. Методична розробка для студентів.