Лекция: Оптический микроскоп. Ход лучей. Увеличение и т.д.

Для больших увеличений используют систему короткофокусных линз – объектив – окуляр. Такая система носит название – микроскоп. Изображение получается в фокальной плоскости окуляра.

АВ — предмет; A1B1- изображение; А2В2 — изображение, даваемое окуляром (оно увеличенное перевёрнутое мнимое). Для получения микрофотографий объектив (или окуляр) отодвигают, тогда A1B1 получается за передним фокусом F2, а изображение будет действительным, увеличенным справа от окуляра. Бета = А2В2/АВ — увеличение микроскопа Бета = L*S/F1F2, где L — длинна тубуса; S — расстояние наилучшего зрения. Но полученное увеличение зависит от разрешающей способности глаза Zгл. = 70мкм; и микроскопа, которое связано с дифракцией на мелких структурах;

Z= лямбда/2n sin фи;

n — показатель преломления веществ между объективом и предметом;

фи — апертурный угол (между крайними лучами входящими в объектив); лямбда -длинна волны света, освещающего предмет.

Г=Zгл/Z — полезное увеличение микроскопа.

Для увеличения разрешающей способности необходимо уменьшить предельное разрешение Z; для этого увеличивают n, вводя иммерсионную жидкость с показателе преломления близким к n — стекла между предметом и объективом.

53. Характеристики теплового излучения тел. Абсолютно чёрное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа. Выводы из него.

Всякое нагретое тело излучает энергию в виде электромагнитных волн. Для того, чтобы определить количественно энергию излучения с поверхности нагретого тела используют энергетическую совместимость тела «R»

R = энергии, которая излучается 1 квадратным метром нагретого тела за 1 сек. Фактически его мощность

R = W/S*t. В этот диапазон входят все длины волн. Для того, чтобы определить какая энергия излучается в заданном диапазоне, вводят спектральную энергетическую светимость «r лямда-инд», зависящей от длины волны.

r лямда = dRлямда/dлямда; [r лямда]=Вт/м^3 => dR = r лямда*d лямда

Если необходимо узнать всю энергию энергию, нужно просуммировать светимость по всем длинам волн

Re = опред интеграл от 0 до бескон от r лямда*dлямда

Энергия излучения солнца в видимом диапазоне:

Rв = опред интеграл от лямда1 до лямда2 от r лямда*dлямда (лямда1=400нм, лямда2=800нм)

Часть энергии солнца поглощается землёй.

Абсолютно чёрное тело – тело, для которого монохроматический коэффициент поглощения (альфа лямда-инд) =1

Серое тело – альфа лямда-инд которого меньше 1 и не зависит от длины волны падающего света. Серых тел в природе нет, но многие тела излучают в определённым интервале длин волн как серые.

Вводят величину коэффициент поглощения альфа

альфа = I погл/Iпад. I – интенсивность света.

Io->(тело)->I’

Iпогл = Io-I’=I.

альфа=I/Io

альфа=f(лямда)

Цвет обусловлен отражением и поглощением света.

Для описания процессов процессов с использованием формул вводятся альфа, не зависящая от I; альфа=1;

альфа=1 – абсолютно чёрное тело.

Все длины волн поглощаются одинаково.

Солнце похоже на абсолютно чёрное тело.

альфа не зависит от I; альфа<1; альфа=0,8 – на всех длинах тел.

Человеческая кожа в некотором смысле тела похожа серое тело.

Нагретое тело – тело, по которому его температура >0 K.

Излучаемые и поглощаемые энергии =. (r лямда/альфа лямда)1 = (r лямда/альфа лямда)2 = (r лямда/альфа лямда)3 = Er/1 (1,2,3 – коэффициенты).

Закон Киргофа: r лямда = Er*альфа лямда

Если мы знаем как излучает тело и знаем коэффициент поглощения, мы можем определить энергетическую светимость.

Согласно закону Киргофа, в какой области спектра тело излучает, в такой области тело и поглощает.

Спектры излучения – графики зависимости r лямда от лямда и поглощения альфа от лямда одинаковы – волнообразные скачки с зазубринами.

54 3аконы излучения абсолютно чёрного тела (Стефана — Больцмана, Вина). Формула Планка. Использование термографии в диагностике.

Излучение чёрного тела имеет сплошной спектр. Графически это выглядит для разных температур так:

Существует максимум спектральной светимости, который при повышении

температуры смещается в сторону коротких волн.

По мере нагревания чёрного тела его энергетическая светимость (Re)

увеличивается: Re = опред интеграл от 0 до бескон от Eлямда*dлямда

Стефан и Больцман установили, что Re=сигма*T^4

Сигма = 5,6696*10^-8 Вт/K*м^2 — постоянная Стефана-Больцмана,

T=t+273 — абсолютная (термодинамическая) температура по шкале

Кельвина. Все замечали это на практике, чем выше температура спирали, нагретой печи, тем больше они излучают тепла.

ЛЯМДАmax=b/T — закон смещения Вина. Чем выше температура нагретого тела, тем более короткие волны оно излучает. Это также все замечали — человеческое тело излучает в области невидимых инфракрасных длин волн; чем более нагретым становится тело, тем оно начинает светиться цветом близким к фиолетовому: красное, оранжевое, жёлтое, голубое… Законы Стефана-Больцмана и Вина лежат в основе оптической пирометрии — определения температуры тел по их излучательной способности. Регистрация излучения разных участков поверхности тела и определение их температуры, диагностический метод — термография (воспалительные процессы изменяют местную температуру и по изменению температуры находят место воспаления)

Планк получил формулу для спектральной плотности абсолютно черного тела (Eлямда) и серого тела (r лямда) (лямда-индекс): Eлямда=2п*h*c^2/лямда^5 * 1/exp[h*c/k*T*лямда-1]

альфа — коэффициент поглощения

h — постоянная Планка;

С — скорость света в вакууме;

лямда — длина волны;

k — постоянная Больцмана;

Т — абсолютная температура.