Электронный микроскоп
Современные
оптические микроскопы могут давать
достаточно большое увеличение, примерно
в
раз. Но оно во многих случаях не может
быть использовано, т.к. возможность
различения мелких деталей объекта
ограничивается дифракционными явлениями
– при прохождении света через объект
происходит дифракция света, и изображение
теряет резкость контура. Поэтому при
работе с биологическими объектами в
оптическом микроскопе не видны вирусы,
детали строения многих микробов и т.д.
Разрешение оптического микроскопа можно увеличить, уменьшив предел разрешения – наименьшее расстояние, при котором наблюдаются две соседние точки объекта
.
Конструктивно
изменять апертуру микроскопа
(
- показатель преломления,
- апертурный угол) не рационально, а вот
на зависимость
от
следует обратить внимание.
Очевидно, чем
меньше
,
тем меньше
и тем более мелкие детали можно
рассмотреть. В оптическом микроскопе
информации о рассматриваемом предмете
мы получаем с помощью видимого света,
длина волны которого имеет порядок
.
Если в качестве носителя информации
взять не свет, а электроны с длиной волны
порядка
,
то
уменьшится в
раз , а разрешение увеличится в
раз! Т
акой
микроскоп изобрели и назвали его
электронным микроскопом. Принципиально
его схема похожа на схему оптического
микроскопа, в котором стеклянные линзы
заменены на электронные линзы. В основе
его лежит электронно-лучевая трубка.
Для фокусировки элект-ронов используются плоские электромагнитные катушки,
Рис. 2
называемые магнитными линзами. Линзы расположены концентрично оси электронно-лучевой трубки. Фокусировка осуществляется магнитным полем, линии напряженности которого расположены в направлении хода электронного луча.
Конденсорная линза
направляет электронный луч на объект
,
на атомах и молекулах вещества которого
происходит рассеяние электронов (это
проявление волновых свойств). Интенсивность
рассеяния зависит от структуры объекта.
После электронной линзы образуется
промежуточное изображение
.
С помощью проекционной линзы изображение
ещё раз увеличивается и регистрируется
либо на экране, либо на фотопластинке.
Электроны, рассеянные каждой точкой
объекта после конденсорной линзы,
сфокусированные в точку на светящемся
экране или фотопластинке, в совокупности
дают изображение, хорошо передающее
микроструктуру, через которую они
прошли.
Объектами наблюдения являются молекулы, бактерии, тончайшие микроскопические срезы, жидкие среды в виде пленок. Объекты помещаются в кольцевую диафрагму, рамку или сетку с мельчайшими отверстиями.
Размеры микроскопа около 2-х метров, это стационарное устройство, в котором поддерживается высокий вакуум с помощью вакуумного насоса. Неудобством является нарушение вакуума при внесении в микроскоп объектов, кроме того, вакуум искажает биологические свойства объектов.
Люминесценция
Мы рассматривали с Вами тепловое излучение как явление, при котором излучается свет. Но свет может возникать и в других явлениях – газовый разряд, химические реакции и др. Все виды самосвечения, кроме сечения при нагревании, относят к люминесценции, или холодному свечению.
Люминесценция
происходит одновременно с тепловым
излучением и не зависит от теплового
излучения. Поэтому люминесценции дают
такое определение: люминесценция
представляет собой избыток над тепловым
излучением при данной температуре.
Люминесценция по длительности определяется
так: длительность
люминесценции значительно больше, чем
период излучаемых световых волн,
т. е.
.
Длительность в определении люминесценции подчеркивается для того, чтобы отделить люминесценцию от других видов излучения (отражение, рассеяние, вынужденное излучение и т.д.), которые длятся значительно меньшее время.
При тепловом излучении тело излучает в единицу времени столько же энергии, сколько и поглощает. Тепловое излучение является равновесным. Люминесценция же не является равновесным процессом, она прекращается только тогда, когда будет израсходована вся энергия того процесса, которым люминесценция вызвана.
Классификация люминесценции:
В зависимости от причины, вызвавшей свечение:
- фотолюминесценция – свечение, возникающее при поглощении оптического излучения от постороннего источника;
- катодолюминесценция – возникает при бомбардировки вещества электронами;
- хемилюминесценция – происходит при химических реакциях;
- биолюминесценция – наблюдается в живых организмах;
- электролюминесценция – вызывается газовым разрядом;
- рентгенолюминесценция – вызывается действием рентгеновского излучения.
Люминесцентные вещества называются люминофорами.
По длительности свечения люминесценцию можно разделить на:
- флюоресценцию – это свечение гасится практически сразу же при прекращении возбуждения;
- фосфоресценцию – свечение, которое продолжается несколько минут или часов даже после прекращения возбуждения.