Определение диаметра эритроцитов с помощью газового лазера

Изучить явление дифракции света. Научиться определять с помощью дифракционной решётки длину волны света, испускаемой лазером.

Освоить метод дифрактометрии. Получить дифракцию от дифракционной решётки. Определенить положение максимумов. Расчёт длины волны света источника.

Получить дифракцию на беспорядочной структуре одинаковых объектов. Определить размер эритроцитов.

Схема экспериментальной установки включает: гелий-неоновый лазер ЛГН-109, дифракционную решётку, экран, собирающую линзу, мазки крови.

Что явление дифракции света состоит в отклонении от прямолинейного распространения. В результате дифракции в области геометрической тени наблюдаются освещённые участки, наоборот, в освещённой зоне наблюдаются участки с малой освещённостью в виде тёмных полос или колец (в зависимости от формы препятствия).

Дифракцию света можно наблюдать с помощью дифракционной решётки. Дифракционная решётка – это оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друга щелей.

В случае дисков или шариков дифракционная картина представляет собой систему колец.

К настоящему времени созданы и получили статус самостоятельных новых направлений в медицине: лазерная хирургия, офтальмология, терапия, эндоскопия, гигиена, объединённые в рамке новой интегральной дисциплины - медицинской лазерологии. Широкое внедрение лазерной техники в различные медицинские дисциплины и создание специализированных лазерных центров приводит к увеличению контингента работающих с лазерной медицинской аппаратурой, её основами и методами исследования в клинических целях.

В нашей стране разработан ряд лазерных хирургических установок "Скальпель-1", "Ромашка", ЛХГ-80-02 и целый комплекс специальных лазерных инструментов, включая микрохирургические приставки. Наиболее перспективно применение лазеров в хирургии паренхиматозных органов, гнойной, пластической и ожоговой хирургии. Быстрыми темпами развивается лазерная эндоскопия, фотокоагуляция желудочно-кишечных кровотечений.

В последние годы лазеры начали находить применение при лечении ряда сердечно-сосудистых заболеваний. Высокоинтенсивное излучение весьма эффективно в кардиохирургии при реканализации миокарда, а низкоинтенсивное – при лечении ишемической болезни сердца (ИБС), гипертонической болезни, инфаркте миокарда. Весьма ценным является использование лазеров в ангиохирургии, например, для выпаривания атероматозных бляшек, устранения тромбоза артерий, окклюзии кровеносных сосудов.

В области вирусологии метод лазерной фотокорреляционной спектроскопии использован для изучения строения вирусных частиц, для дифференсации их по размерам. Например, в нашей стране с ошибкой 1% измерены средние гидродинамические диаметры вирусов гриппа.

В области судебной медицины методы лазерной диагностики используются для определения видовой принадлежности крови, слюны и других биологических жидкостей с чувствительностью в 1000 раз выше, чем в стандартных методах.

В данной работе мы применим лазерное излучение для определения размеров эритроцитов.

Источником монохроматического света в настоящей работе служит гелий-неоновый лазер ЛГН-109. Он даёт слабо расходящийся интенсивный пучок в красной области спектра. С большой степенью точности волновой фронт излучения такого лазера можно считать плоским, т.е. источник как бы удалён в бесконечность.

Схема экспериментальной установки приведена на рис.1.

Рис.1. Внешний вид экспериментальной установки

Рис.2. Внешний вид дифракционной решётки и мазка

Задание 1. Дифракция от дифракционной решётки. Определение положения максимумов. Расчёт длины волны света.

1. Установить дифракционную решётку на расстоянии 2 – 5 см от газового лазера. На противоположном конце оптической скамьи установить экран. Включить газовый лазер в сеть с напряжением 220В и перевести ручку выключателя напряжения в положение «Включено». Поместить на экран лист бумаги и отметить на нём положение центрального и двух первых максимумов дифракционной картины, обведя их ручкой или карандашом. Снять лист бумаги с экрана и определить с точностью 1 мм положение двух максимумов слева и справа от центра картины. Средние значения полученных результатов занести в таблицу 1.

Рис.3. Схема эксперимента получение дифракции от дифракционной решётки (а), определение среднего расстояния между максимами (б)

2. Измерить и записать в таблицу расстояние от дифракционной решётки до экрана L и величину периода дифракционной решётки.

3. Используя формулу дифракционной решётки, рассчитать длину волны и записать её в таблицу 1.

4. Рассчитать среднее значение длины волны l_{среднее}. Полученный результат перевести в нанометры.

Задание 2. Дифракция на беспорядочной структуре одинаковых объектов. Определение размера эритроцитов.

1. Поместить на оптической скамье собирающую линзу так, чтобы она находилась на фокусном расстоянии от экрана (фокусное расстояние линзы указано ней).

3. Укрепить на экране лист бумаги. Перемещая мазок крови относительно линзы, добиться получения на экране чёткой дифракционной картины в виде светлых и тёмных колец.

Рис.4. Получение на экране от мазка чёткой дифракционной картины в виде светлых и тёмных колец (а, б)

4. Зарисовать полученную дифракционную картину.

5. Снять лист и измерить средние радиусы двух первых тёмных колец. Результаты измерений занести в таблицу 2.

6. Рассчитать диаметр эритроцитов по формулам. При этом учесть, что

где R_средн. – радиус кольца, F – фокусное расстояние линзы.

Примечание: При расчётах длину волны взять из первой таблицы.

Все расстояния измерять или в мм или в см. Полученный результат перевести в мкм.

2. По какой формуле можно вычислить длину волны света, испускаемого лазером?

3. По какой формуле можно вычислить диаметр эритроцита в методе дифрактометрии, используя размер первого тёмного дифракционного кольца на экране? Второго кольца?

4. Что такое порядок максимума (минимума) дифракционной картины?

5. Условие максимума (минимума) интерференционной картины?

1. Криллов С.К. Физика для врача (учебное пособие для врачей и студентов СГМА).— Смоленск ФГУ «Смоленский ЦНТИ», 2007.—252с.

2. Курс физики: Учебник для вузов / А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко- 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004.--720 с.: ил.

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, изд. 3-е, испр. М.: Высшая школа, 1987. -- 643 с.

1. Рубин А.Б. Биофизика. М.: Высшая школа, 1999.—284с.

2. Волькенштейн М.В. Биофизика. М.: Наука, 1981. –312с.

3. Кириллов С.К., Клементьев В.Н., Адамов П.Г., Козлова Е.К. Медицинская и биологическая физика с основами медицинской электроники (Учебное пособие для студентов первого курса СГМА по подготовке к экзамену по медицинской и биологической физике). Смоленск, 2004.—155с.

4. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В. Физика и биофизика. Практикум: Учебное пособие.— М.,: ГЭОТАР - Медиа, 2008.—336с.: ил.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: