Оптическая микроскопия.
Оптическая микроскопия. Ход лучей в микроскопе и его увеличение. Предел разрешения в микроскопе. Формула Аббе.
Микроскоп применяют для получения больших увеличений. Это две собирающие линзы: объектив и окуляр. Предмет АВ помещают вблизи переднего фокуса объектива (d1>F1), который создаёт его действительное увеличенное перевернутое изображение А1В1. Окуляр – лупа, через которую рассматривают промежуточное изображение А1В1, наблюдая при этом его увеличенное мнимое изображение А2В2. Увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра: Гм= А2В2/AB= (А2В2/А1В1)/(А1В1/AB)=ГокГоб=d0L/F2F1. Получить большие увеличения сложно, поскольку наблюдению очень малых объектов препятствует явление дифракции (отклонение света от прямолинейного распространения). Учитывая дифракцию, немецкий учёный Аббе создал волновую теорию микроскопа. Он показал, что предел разрешения Z (min расстояние между двумя различными точками объекта) определяется как длиной волны L излучения подсветки, так и св-вами микроскопа (числовой апертурой А=nsinu) и формой наблюдаемого объекта. Формула Аббе для линейных объектов: Z=0,5L/nsinu, для круглых объектов: Z=0,61L/nsinu, где n- показатель преломления среды между объектом и объективом; u – апертурный угол. В современных микроскопах апертурный угол достаточно велик sin700=0,94=1, поэтому предел разрешения примерно равен половине длины волны света, используемого для подсветки объекта. Улучшить разрешающую способность можно внесением между объектом и объективом иммерсионной жидкости с показателем преломления n=1,5-1,6. Дальнейшее увеличение разрешающей способности возможно только за счёт уменьшения длины волны подсветки.
Уровень интенсивности некоторого источника равен 40дБ. Чему равен суммарный уровень интенсивности от 10 таких источников при их одновременном действии?
L=nlgI1/I0; 40=10lgI1/10-12; 4=lg104=lgI1/10-12; I=10-8Вт/м2. I10=10I1=10-7Вт/м2. L10=nlgI10/I0=10lg10-7/10-12=10*5=50дБ.
Определите какое кол-во 90Sr, равномерно распределенного на поверхности площадью 100км2, создаёт поверхностную активность в 1Ки/км2? Период полураспада 90Sr считать равным 109.
As=A/S; A=1*100=100Ки*3,7*1010=3,7*1012Бк. A=0,69N/T; N=AT/0,69=5,36*1021
Запишите уравнение, описывающее пассивный транспорт электронейтральных частиц через мембрану.
Электрохимический потенциал – свободная энергия 1 моля р-ра. Свободная энергия – тот термодинамический потенциал, который определяет способность какой-либо физико хим. Системы совершать полезную работу. µ=µ0+RTlnC+zFφ, где µ0- часть хим. Потенциала 1 моля р-ра, определяется энергией хим. Связи растворённого в-ва с растворителем; С- молярная концентрация растворенного в-ва; φ – электрический потенциал р-ра; Z – заряд растворённых ионов; F- число Фарадея, R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура р-ра. Если по обе стороны мембраны µe≠µi – система термодинамически неравновесна и на мембране, толщиной d, возникает градиент электрохимического потенциала: dµe/dx=|µe≠µi|/d=∆µ/d. Система межклеточная жидкость – мембрана – цитоплазма, стремится к состоянию термодинамического равновесия с µe=µi. Процесс перехода системы из неравновесного состояния в равновесное сопровождается пассивным транспортом в-ва (диффузией) из области большего значения электрохим. потенциала в область меньшего. Этот процесс описывается уравнением Теорелла: Ф = -CUdµ/dx. Ф – плотность потока диффузии – кол-во в-ва, которое переносится за 1с. через единицу площади мембраны; С – молярная концентрация в-ва; U- подвижность в-ва, которая характеризует скорость его переноса; dµ/dx – вектор градиента электрохим. потенциала. Перенос в-ва возможен только в термодинамически неравновесной системе и градиент электрохим. потенциала является той силой, которая выполняет работу по пассивному транспорту в-ва. «-» указывает на то, что транспорт происходит всегда в направлении, которое противоположно градиенту электрохим. потенциала, т.е. в направлении меньших значений µ, а значит и меньших значений С. Дифференцируя градиент электрохимического потенциала, получим: dµ/dx=RT1/CdC/dx+ZFdφ/dx, подставим в уравнение Теорелла и получим уравнение Нернста-Планка, описывающее диффузию ионов через мембрану: Ф= -URTdC/dx – CUZFdφ/dx. Первое слагаемое описывает обычную диффузию, идущую за счёт градиента концентрации dC/dx на мембране. Второе слагаемое описывает электродиффузию, которая обусловлена действием на ионы электрического поля Е=dφ/dx, создаваемого на мембране градиентом электрического потенциала. При диффузии незаряженных частиц (Z=0) уравнение Нернста-Планка принимает вид: Ф= -URTdC/dx – уравнение Фика. Введём коэф. диффузии D=URT, Ф= -DdC/dx, учтём, что dC/dx=|Ci-Ce|/d. Уравнение Фика примет вид: Ф= D|Ci-Ce|/d= p|Ci-Ce|, где р – коэф. проницаемости мембраны, |Ci-Ce| - абсолютное значение разности концентраций растворённого в-ва в цитоплпзме (Ci) и межклеточной жидкости (Ce).
Укажите основные св-ва лазерного излучения и объясните их происхождение.
Лазеры – источники электромагнитного излучения, основанные на явлении вынужденного излучения квантовых систем. Вынужденное излучение возникает под действием внешнего резонансного излучения (затравочного кванта). Основные св-ва. Высокая направленность – определяется св-вами резонатора, т.к. max усиливается лишь излучение, распространяющееся перпендикулярно его зеркалам. Высокая монохроматичность – определяется прежде всего длинной волны и шириной линии люминесценции (лазерного перехода) активной среды, а в пределах ширины этой линии – св-вами резонатора. Высокая когерентность – является прямым следствием когерентных (согласованность нескольких колебательных процессов во времени, проявляющаяся при их сложении) св-в вынужденного излучения. Высокая спектральная плотность мощности – отношение интенсивности лазерного излучения к ширине спектральной линии излучения.
Как и почему сопротивление живой ткани зависит от частоты переменного тока? Как определяется жизнестойкость ткани?
Сопротивление ткани max и равно R1 на постоянном токе (ω=0), а с увеличением частоты импеданс сначала быстро уменьшается, а затем, достигнув некоторого значения Z2, остаётся практически неизменным. Такая зависимость указывает на то, что в живой ткани нет элементов, обладающих индуктивностью, но есть элементы, обладающие св-вами ёмкости. Z=R1√(R22+XC2)/√((R1+R2)2+XC2). Емкостное сопротивление ткани XC=1/ωC определяется её диэлектрическими составляющими. На очень высоких частотах сопротивление емкости стремится к нулю и импеданс живой ткани стремится к min значению: Z=R1R2/R1+R2. R1- сопротивление кожи, R2 – сопротивление цитоплазмы, крови. Зависимость импеданса ткани от частоты переменного тока определяется физиологическими особенностями ткани, что позволяет использовать измерения их электропроводимости в биологических и мед. исследованиях. Для живой ткани обычно R1>>R2, поэтому на средних частотах, когда (1/ωC)<<R1, импеданс описывается формулой Z=√(R22+(1/ ωC)2). Три вида ткани: живая, дефектная, мертвая. Коэф. поляризации (жизнестойкость) ткани К=ZН(v=103)/ZB(v=106). Для живой ткани К>>1.
Микроскоп применяют для получения больших увеличений. Это две собирающие линзы: объектив и окуляр. Предмет АВ помещают вблизи переднего фокуса объектива (d1>F1), который создаёт его действительное увеличенное перевернутое изображение А1В1. Окуляр – лупа, через которую рассматривают промежуточное изображение А1В1, наблюдая при этом его увеличенное мнимое изображение А2В2. Увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра: Гм= А2В2/AB= (А2В2/А1В1)/(А1В1/AB)=ГокГоб=d0L/F2F1. Получить большие увеличения сложно, поскольку наблюдению очень малых объектов препятствует явление дифракции (отклонение света от прямолинейного распространения). Учитывая дифракцию, немецкий учёный Аббе создал волновую теорию микроскопа. Он показал, что предел разрешения Z (min расстояние между двумя различными точками объекта) определяется как длиной волны L излучения подсветки, так и св-вами микроскопа (числовой апертурой А=nsinu) и формой наблюдаемого объекта. Формула Аббе для линейных объектов: Z=0,5L/nsinu, для круглых объектов: Z=0,61L/nsinu, где n- показатель преломления среды между объектом и объективом; u – апертурный угол. В современных микроскопах апертурный угол достаточно велик sin700=0,94=1, поэтому предел разрешения примерно равен половине длины волны света, используемого для подсветки объекта. Улучшить разрешающую способность можно внесением между объектом и объективом иммерсионной жидкости с показателем преломления n=1,5-1,6. Дальнейшее увеличение разрешающей способности возможно только за счёт уменьшения длины волны подсветки.
Уровень интенсивности некоторого источника равен 40дБ. Чему равен суммарный уровень интенсивности от 10 таких источников при их одновременном действии?
L=nlgI1/I0; 40=10lgI1/10-12; 4=lg104=lgI1/10-12; I=10-8Вт/м2. I10=10I1=10-7Вт/м2. L10=nlgI10/I0=10lg10-7/10-12=10*5=50дБ.
Определите какое кол-во 90Sr, равномерно распределенного на поверхности площадью 100км2, создаёт поверхностную активность в 1Ки/км2? Период полураспада 90Sr считать равным 109.
As=A/S; A=1*100=100Ки*3,7*1010=3,7*1012Бк. A=0,69N/T; N=AT/0,69=5,36*1021
Запишите уравнение, описывающее пассивный транспорт электронейтральных частиц через мембрану.
Электрохимический потенциал – свободная энергия 1 моля р-ра. Свободная энергия – тот термодинамический потенциал, который определяет способность какой-либо физико хим. Системы совершать полезную работу. µ=µ0+RTlnC+zFφ, где µ0- часть хим. Потенциала 1 моля р-ра, определяется энергией хим. Связи растворённого в-ва с растворителем; С- молярная концентрация растворенного в-ва; φ – электрический потенциал р-ра; Z – заряд растворённых ионов; F- число Фарадея, R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура р-ра. Если по обе стороны мембраны µe≠µi – система термодинамически неравновесна и на мембране, толщиной d, возникает градиент электрохимического потенциала: dµe/dx=|µe≠µi|/d=∆µ/d. Система межклеточная жидкость – мембрана – цитоплазма, стремится к состоянию термодинамического равновесия с µe=µi. Процесс перехода системы из неравновесного состояния в равновесное сопровождается пассивным транспортом в-ва (диффузией) из области большего значения электрохим. потенциала в область меньшего. Этот процесс описывается уравнением Теорелла: Ф = -CUdµ/dx. Ф – плотность потока диффузии – кол-во в-ва, которое переносится за 1с. через единицу площади мембраны; С – молярная концентрация в-ва; U- подвижность в-ва, которая характеризует скорость его переноса; dµ/dx – вектор градиента электрохим. потенциала. Перенос в-ва возможен только в термодинамически неравновесной системе и градиент электрохим. потенциала является той силой, которая выполняет работу по пассивному транспорту в-ва. «-» указывает на то, что транспорт происходит всегда в направлении, которое противоположно градиенту электрохим. потенциала, т.е. в направлении меньших значений µ, а значит и меньших значений С. Дифференцируя градиент электрохимического потенциала, получим: dµ/dx=RT1/CdC/dx+ZFdφ/dx, подставим в уравнение Теорелла и получим уравнение Нернста-Планка, описывающее диффузию ионов через мембрану: Ф= -URTdC/dx – CUZFdφ/dx. Первое слагаемое описывает обычную диффузию, идущую за счёт градиента концентрации dC/dx на мембране. Второе слагаемое описывает электродиффузию, которая обусловлена действием на ионы электрического поля Е=dφ/dx, создаваемого на мембране градиентом электрического потенциала. При диффузии незаряженных частиц (Z=0) уравнение Нернста-Планка принимает вид: Ф= -URTdC/dx – уравнение Фика. Введём коэф. диффузии D=URT, Ф= -DdC/dx, учтём, что dC/dx=|Ci-Ce|/d. Уравнение Фика примет вид: Ф= D|Ci-Ce|/d= p|Ci-Ce|, где р – коэф. проницаемости мембраны, |Ci-Ce| - абсолютное значение разности концентраций растворённого в-ва в цитоплпзме (Ci) и межклеточной жидкости (Ce).
Укажите основные св-ва лазерного излучения и объясните их происхождение.
Лазеры – источники электромагнитного излучения, основанные на явлении вынужденного излучения квантовых систем. Вынужденное излучение возникает под действием внешнего резонансного излучения (затравочного кванта). Основные св-ва. Высокая направленность – определяется св-вами резонатора, т.к. max усиливается лишь излучение, распространяющееся перпендикулярно его зеркалам. Высокая монохроматичность – определяется прежде всего длинной волны и шириной линии люминесценции (лазерного перехода) активной среды, а в пределах ширины этой линии – св-вами резонатора. Высокая когерентность – является прямым следствием когерентных (согласованность нескольких колебательных процессов во времени, проявляющаяся при их сложении) св-в вынужденного излучения. Высокая спектральная плотность мощности – отношение интенсивности лазерного излучения к ширине спектральной линии излучения.
Как и почему сопротивление живой ткани зависит от частоты переменного тока? Как определяется жизнестойкость ткани?
Сопротивление ткани max и равно R1 на постоянном токе (ω=0), а с увеличением частоты импеданс сначала быстро уменьшается, а затем, достигнув некоторого значения Z2, остаётся практически неизменным. Такая зависимость указывает на то, что в живой ткани нет элементов, обладающих индуктивностью, но есть элементы, обладающие св-вами ёмкости. Z=R1√(R22+XC2)/√((R1+R2)2+XC2). Емкостное сопротивление ткани XC=1/ωC определяется её диэлектрическими составляющими. На очень высоких частотах сопротивление емкости стремится к нулю и импеданс живой ткани стремится к min значению: Z=R1R2/R1+R2. R1- сопротивление кожи, R2 – сопротивление цитоплазмы, крови. Зависимость импеданса ткани от частоты переменного тока определяется физиологическими особенностями ткани, что позволяет использовать измерения их электропроводимости в биологических и мед. исследованиях. Для живой ткани обычно R1>>R2, поэтому на средних частотах, когда (1/ωC)<<R1, импеданс описывается формулой Z=√(R22+(1/ ωC)2). Три вида ткани: живая, дефектная, мертвая. Коэф. поляризации (жизнестойкость) ткани К=ZН(v=103)/ZB(v=106). Для живой ткани К>>1.