Методическая разработка

Для проведения занятия преподавателем со студентами

по

Медицинской и биологической физике

Время проведения занятия:	Для лечебного факультета	для МДФ
	120мин аудиторных + 40 мин самостоятельная работа	115 мин. аудиторных

Тема: Определение предела разрешения и разрешающей способности объектива микроскопа

1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ, МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ, ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ

Методическая разработка предназначена для студентов с целью изучения методов оптической микроскопии. Методы оптической микроскопии используют в медицине для определения размеров микрочастиц, структуры микрообъектов. Поэтому возникает необходимость сформировать представления об оптической системе глаза, центрированной оптической системе, устройстве биологического микроскопа, специальных методах микроскопии.

Исходный уровень знаний должен включать в себя:

1.Микроскоп. Формула увеличения.

2.Разрешающая способность. Значение апертурного угла. Формула для предела разрешения.

3.Ультрафиолетовый микроскоп.

4.Иммерсионные системы.

5.Полезное увеличение.

6.Специальные приемы микроскопии.

В результате проведения занятия студент должен:

1) Знатьустройство биологического микроскопа, методы нахождения предела разрешения и полезного увеличения объектива биологического микроскопа.

2) Уметь, определить предел разрешения и полезное увеличение объектива биологического микроскопа.

2. МАТЕРИАЛЬНОЕ ОСНАЩЕНИЕ

   0. Микроскоп.

   1. Измерительные миллиметровые линейки,

   2. Линейка с двумя подвижными шторками

   3. Руководство к лабораторной работе №12.

3.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ИЗ СМЕЖНЫХ ДИСЦИПЛИН.

1. Строение глаза.

2. Дефекты зрения и методы их устранения.

4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ.

1. Микроскоп. Формула увеличения.

2. Разрешающая способность. Значение апертурного угла. Формула для предела разрешения.

3. Ультрафиолетовый микроскоп.

4. Иммерсионные системы.

5. Полезное увеличение.

6. Специальные приемы микроскопии.

5РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ.

№ п/п	Содержание	Расчет рабочего времени(мин.)
		Лечебный	МДФ
1.	Введение	5	5
2.	Теоретическая часть занятия (опрос по теме занятия)	30	25
3.	Практическая часть занятия:	80	75
	получение изображения исследуемого объекта на экране, представляющим линейку с подвижными шторками, закрепленную у основания микроскопа, измерение диаметра изображения объекта и расстояния от предметного столика до изображения, необходимых для определения предела разрешения и полезного увеличения микроскопа, расчет предела разрешения объектива микроскопа и полезного увеличения, провести эксперимент для двух различных микрообъективов микроскопа.
4.	Заключительная часть занятия: проверка отчета и защита работы	20	20

6. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Предел разрешения микроскопа – наименьшее расстояние между двумя точками предмета, когда эти точки различимы.

Предел разрешения микроскопа можно рассчитать по формуле (1):

Z = 0.5  / (n sin( /2)) (1)

где - длина волны используемого света,n=1 (n- показатель преломления среды). Эта формула используется в случае бокового освещения (или освещения косыми лучами) исследуемого объекта (без осветительного зеркала). Для точных расчетов необходимо освещать микроскоп монохроматическим светом, однако, мы будем использовать естественный. Естественный свет является суперпозицией волн с различными длинами волн. Для расчетов необходимо взять ту длину волны, к которой глаз человека наиболее чувствителен. Это 555 нм при дневном освещении. Если братьв нм, то и предел разрешения также получится в нм, посколькуsin( /2)- величина безразмерная. - апертурный угол.

Поскольку длина волны известна, то для нахождения предела разрешения необходимо знать только синус половины апертурного угла.

7.ХОД ЗАНЯТИЯ

1. На предметный столик микроскопа (без осветительного зеркала) поместить черную светонепроницаемую бумагу с круглым отверстием в центре,

2. вращением микрометрического винта получить четкое изображение отверстия,

3. с тубуса снять окулярная линза (рис.1).

Свет, проходя через отверстие, будет распространяться в виде конического пучка (конуса). Если посмотреть в тубус микроскопа, то будет видно светлое пятно - основание конуса. Пятно видно не резко, т.к. передний фокус глаза не совпадает с плоскостью, в которой сформировано изображения от объектива. sin( /2) определяется из прямоугольного треугольника (рис.1).

(2)

Тогда предел разрешения микроскопа:

(3)

Рис. 1. Схема

для нахождения

предела разрешения объектива

микроскопа.

Для вычисления предела разрешения микроскопа необходимо измерить катеты прямоугольного треугольника.

4. Измерить с помощью измерительной линейки катет a (расстояние от предметного столика до изображения на линейке со шторками).

5. Измерить катет bс помощью линейки с подвижными шторками (рис.2):

• сдвинуть шторки, расположенные не линейке. На черных шторках пятно (основание конуса) не будет видно;

• глядя в микроскоп, осторожно раздвигать шторки, пока пятно полностью не появится;

• по линейке определить расстояние между шторками 2b(диаметр пятна). Разделив его на два, узнаем величину катетаb.

6. Определить предел разрешения микроскопа по формуле (3).

Рис. 2. Линейка для определения размеров изображения точечного источника света в объективе

7. Провести эксперимент для двух объективов с увеличением 8 и 20 раз.

8. Найти практическое увеличение микроскопа: Г= Z_глаза /Z_{микроскопа}, гдеZ_глаза= 0.078мм. Все расчеты проводить в системе единиц СИ.

9. Оформить отчет.

8. ЛИТЕРАТУРА

1.Конспект лекций.

2.Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для мед. спец. вузов.– 2-е изд. испр.– М.: Высш. школа, 1996.–608 с.

3.Ремизов А.Н., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике: Учебн. пособие.– 2-е изд., перераб. и доп. – М: Дрофа, 2001.– 192 с.

4.Блохина М.Е., Эссаулова И.А., Мансурова Г.В. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике: Учебн. пособие. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.– 288 с.

Министерство здравоохранения республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра медицинской и биологической физики