Какими свойствами обладает лазерное излучение

Какими свойствами обладает лазерное излучение thumbnail
Свойства лазерного излучения

Лазерное излучение является видом физической энергии, не встречающимся в природных источниках света. Оно вырабатывается специальными приборами – оптическими квантовыми генераторами (ОКГ) различной конструкции, получившими название – лазеры (от английского словосочетания Light amplification by stimulated emission of radiation – LASER). Принципы его выработки ОКГ были одновременно и независимо открыты в начале 60-х годов российскими и американскими физиками, а уже в конце того же десятилетия были предприняты первые попытки лечебного применения низкоинтенсивных (терапевтических) лазеров, в том числе и для косметологии.

Полупроводниковые и газо-жидкостные лазеры

Лазерное излучение испускается атомами рабочего вещества ОКГ, которое может быть представлено газом, жидкостью, кристаллом, полупроводником.

Лазерное излучение – это электромагнитное излучение оптического диапазона (светового), обладающее такими свойствами как когерентность, монохроматичность, поляризованность и направленность потока излучения, что позволяет создать строго определённую мощность воздействия на поверхности облучаемого объекта.

Лазер – это прибор, который испускает направленный пучок когерентного, поляризованного, монохроматичного электромагнитного излучения, т.е. света в очень узком спектральном диапазоне.

Физические свойства излучения

Лазер в косметологии

  • Монохроматичность (одноцветность) – все электромагнитные колебания потока имеют одинаковую частоту и длину волны.
  • Когерентность (синфазность) – совпадение фаз электромагнитных колебаний.
  • Поляризация – фиксированная ориентация векторов электромагнитного излучения в пространстве относительно направления его распространения.
  • Направленность – малая расходимость потока излучения.

Особые свойства позволяют концентрировать энергию со строго определенными физическими параметрами и высоким потенциалом биологического и лечебного действия на поверхности объекта. Именно в этом заключается принципиальное отличие от других форм лучистой энергии.

Длина волны лазера

Волна – возмущение (изменение состояния среды или поля), распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.

Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период, равный расстоянию между двумя ближайшими точками среды, колеблющимися в одной фазе. Длина волны электромагнитного излучения оптического диапазона измеряется в нанометрах (нм) или микрометрах (мкм) (1 мкм = 1 000 нм).

Частота импульсов лазера

Частота колебаний (импульсов) – физическая величина, равная числу колебаний (импульсов), совершаемых за единицу времени. Единица измерения в СИ – герц (Гц). 1 Гц – эта частота, при которой 1 колебание совершается за одну секунду.

Мощность лазера

Мощность излучения – средняя мощность, переносимая через какую-либо поверхность. Единица измерения в СИ – Ватт (Вт). Плотность мощности – отношение потока излучения к площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения. Единица измерения в СИ – Вт/см2.

Доза облучения – энергетическая облученность за определенный промежуток времени. Единица измерения в СИ – Дж/м2. 1Д – энергия, полученная при воздействии излучением мощностью в 1 Вт за 1 с. 1 Дж = 1 Вт/1с.

Длина волны лазерного излучения

Одной из важнейших характеристик является длина волны (измеряется в нанометрах или микрометрах). В зависимости от длины волны может принадлежать к различным участкам спектра: ультрафиолетовому, видимому (чаще красному) и инфракрасному.

Спектр лазерного излучения (цвет лазера)

Ультрафиолетовый диапазон

  • От 180 до 400 нм.

Видимый спектр

  • Фиолетовый 400-450 нм.
  • Синий 450-480 нм.
  • Голубой 480-510 нм.
  • Зелёный 510-575 нм.
  • Жёлтый 575-585 нм.
  • Оранжевый 585-620 нм.
  • Красный 620-760 нм.

Инфракрасный диапазон

  • Ближняя область 760 нм -15 мкм.
  • Дальняя область 15-30 мкм.

В физиотерапии наиболее часто применяют ближний инфракрасный диапазон, который обладает наибольшим проникающим действием и мягкими биологическими и лечебными эффектами.

Интенсивность лазерного излучения

В зависимости от выходной мощности лазеры подразделяются на:

  1. Низкоэнергетические (плотность мощности излучения менее 0.4 Вт/см2).
  2. Среднеэнергетические (плотность мощности излучения 0.4-10 Вт/см2).
  3. Высокоэнергетические (плотность мощности излучения более 10 Вт/см2).

Наталия Баховец

Наталия Баховец

Кандидат медицинских наук, физиотерапевт, косметолог, аспирант кафедры физиотерапии СПбГМА им. И.М. Мечникова, автор многочисленных книг и методических пособий по аппаратной косметологии,
руководитель и методолог учебного центра АЮНА.

Источник

Лазерное
излучение обладает следующими физическими
свойствами:

1. Высокая
пространственная и временнáя когерентность.

Это означает, что определённые фазовые
соотношения между отдельными волнами
сохраняются в течение некоторого времени
не только в данной точке пространства,
но и между колебаниями, происходящими
в разных точках. Такая согласованность
процессов позволяет сфокусировать
пучок лазерного излучения в пятно
диаметром равным длине волны этого
излучения. Это позволяет увеличить и
без того большую интенсивность пучка
лазерного излучения.

2.
Строгая монохроматичность излучения.
Интервал
длин волн Δλ испускаемых лазером
достигает величины ~ 10-15
м (в среднем Δλ < 10-11
).

3.
Большая
плотность потока энергии.

Так, например, неодимовый лазер генерирует
импульсы длительностью 3·10-12
с и энергией
75 Дж, что соответствует мощности 2,5·1013
Вт (мощность
Красноярской ГЭС 6·109
Вт)! Для
сравнения отметим так же, что интенсивность
солнечного света на поверхности Земли
всего лишь 103
Вт/м2
, в то время как лазерные системы могут
давать интенсивность до 1020
Вт/м2.

  1. Очень
    малая угловая расходимость пучка.

    Угловая расходимость определяется
    углом θ между крайними лучами,
    ограничивающими пучок. Для лазерного
    излучения угловая расходимость
    составляет величину ~10-3
    радиана, что соответствует одной угловой
    минуте. Луч прожектора при использовании
    специальной фокусировки
    имеет расходимость около 3 градусов,
    что в десятки тысяч раз хуже. В
    общем случае расходимость пучка
    квантового генератора определяется
    явлением дифракции и зависит от диаметра
    стержня активного вещества
    Какими свойствами обладает лазерное излучение,
    θ – угловая расходимость луча (в
    радианах); λ – длина волны излучения;D
    – диаметр стержня.

  2. Высокая
    степень поляризации излучения.
    Лазерное
    излучение почти полностью поляризовано.

  3. Большое
    значение напряжённости электрического
    поля в пучке.
    Используя
    формулу Умова-Пойнтинга можно подсчитать,
    что напряжённость электрического поля
    в световой волне с интенсивностью
    переноса энергии 1018
    Вт/м2
    равна
    3·1010
    В/м (для обычного света Е = 104
    В/м). Это означает, что пучок лазерного
    излучения способен оказывать давление
    в 1012 Па
    (обычный свет – 10-6
    Па).
    Напряжённость электрического поля
    лазерного излучения сопоставима с
    напряжённостью поля внутри атома.

Необычные
свойства лазерного излучения находят
широкое практическое применение. В
промышленности лазеры используют для
обработки, резания и микросварки твёрдых
материалов (например, пробивание
калиброванных отверстий в алмазе),
скоростного и точного обнаружения
дефектов обработки поверхностей и др.
В науке лазерное излучение применяют
для исследования механизма химических
реакций и получения сверхчистых
веществ; для разделения изотопов и
изучения высокотемпературной плазмы;
для сверхточных дистанционных измерений
перемещений, показателей преломления,
давления и температуры (в астрономии).
Высокая когерентность лазерного
излучения позволила осуществить
принципиально новый метод записи и
восстановления изображения, основанный
на интерференции и дифракции волн. Этот
метод получения трёхмерного изображения
был назван голографией (от греческого
слова holos
– весь). Он заключается в следующем
(рис.7): перед экраном-фотодетектором
(фотопластинка) 3 помещён объект 2.
Полупрозрачное зеркало 4 расщепляет
лазерный пучок на опорную 7 и сигнальную
8 волны. Опорная волна 7, сфокусированная
линзой 5, отражается зеркалом 6 прямо на
фотопластинку. Сигнальная волна 8
попадает на фотодетектор после отражения
от предмета 2. Т.к. волны 7 и 8 когерентны,
то накладываясь друг на друга, они
образуют на фотопластинке интерференционную
картину. После проявления фотодетектора
получается голограмма – «негатив»
интерференционной картины сложения
двух когерентных световых волн 7 и 8.

Какими свойствами обладает лазерное излучениеПри
освещении голограммы световой волной
тождественной опорной под соответствующим
углом происходит дифракция этой
«считывающей» волны на «дифракционной
решётке», которую представляет собой
зафиксированная на голограмме
интерференционная картина. В результате
восстанавливается (становится наблюдаемым)
зарегистрированное на голограмме
изображение объекта.

Читайте также:  Какими свойствами обладают ферменты ответ

Если фотодетектор имеет толщину
светочувствительного слоя сравнимую
с расстоянием между соседними
интерференционными полосами, получают
обычную двухмерную, плоскую голограмму,
если же толщина слоя много больше
расстояния между полосами – получают
трёхмерное (объёмное) изображение.

Восстановить изображение с объёмной
голограммы можно и в белом свете
(солнечный свет или свет обычной лампы
накаливания) – голограмма сама “выбирает”
из сплошного спектра ту длину волны,
которая может восстановить записанное
на голограмме изображение.

Рассмотрим
основные эффекты взаимодействия
лазерного излучения с веществом и
биологическими объектами.

Термический
эффект.
При
поглощении лазерного излучения веществом,
тканями человека, животных и растений
значительная часть энергии электромагнитного
поля переходит в теплоту. В биологических
тканях поглощение происходит избирательно,
т.к. входящие в состав тканей структурные
элементы имеют разные показатели
поглощения и отражения. Термический
эффект лазерного облучения определяется
интенсивностью светового потока и
степенью его поглощения тканью. При
этом изменения, возникающие в тканях,
сходны с ожогом. Однако в отличие от
ожога границы области локального
повышения температуры чётко очерчены.
Это связано с очень малым поперечным
сечением пучка лазерного излучения,
кратковременностью воздействия и плохой
теплопроводности биологических тканей.
Наиболее чувствительны к повышению
температуры ферменты, которые при
нагревании разрушаются первыми, что в
свою очередь приводит к замедлению
биохимических реакций в клетках. При
достаточной интенсивности лазерного
облучения может происходить коагуляция
(необратимая денатурация) белков и
полное разрушение тканей.

Ударный
эффект.

Выделение тепла в зоне воздействия
лазерного луча происходит за миллионные,
и даже стомиллионные доли секунды.
Мгновенное испарение частиц тканей и
их быстрое объёмное расширение вызывает
резкий рост давления в очаге нагревания.
В результате,
в жидких компонентах клеток и тканях
возникает ударная волна, которая
распространяется со сверхзвуковой
скоростью
(~1500 м/с) и способная вызвать их повреждение.

Электрические
явления.

Лазерное излучение по своей природе
представляет собой электромагнитное
поле. При достаточно большой электрической
составляющей этого поля воздействие
лазерного луча будет вызывать ионизацию
и возбуждение атомов и молекул. В
биологических тканях это может привести
к избирательному разрушению химических
связей в молекулах, образованию свободных
радикалов и, как следствие, к различным
патологическим процессам в организмах
животных и человека. Предполагается,
что они обуславливают химические
мутации, возникновение раковых
заболеваний, биологическое старение.

Перечисленные
выше свойства лазерного излучения и
эффекты его взаимодействия с биотканями
определяют уникальные возможности
применения лазеров в экспериментальной
биологии и медицине.

Сфокусированный до диаметра всего в
несколько микрон, лазерный луч становиться
исследовательским и микрохирургическим
инструментом на клеточном уровне.
Облучая определённые участки хромосом
можно вызвать изменение наследственности.
Такой лазерный луч позволяет отщепить
от макромалекулы отдельные фрагменты
и «пришить» на их место новые. Использование
лазера сделало технически возможным
решение целого ряда задач цитологии,
цитогенетики, эмбриологии и других
направлений биологической науки.

Основными областями
применения лазеров в медицине является
хирургия, офтальмология и онкология.

В
хирургии применяются СО2-лазеры
мощностью 30 ÷ 100 Вт, работающие в
непрерывном режиме. Свойства лазерного
луча разрушать биологические ткани,
совмещённые с коагуляцией белка,
позволяет проводить бескровные
рассечения. Лазерный скальпель перед
традиционным скальпелем имеет ряд
преимуществ. Основными проблемами
хирургии является боль, кровотечение
и стерильность. Эти проблемы решаются
при использовании лазера очень просто:
лазерное излучение, в отличие от обычного
скальпеля, не может внести инфекцию,
оно стерилизует рассекаемые ткани, даже
если они уже инфицированы нагноением;
потери крови не происходит, поскольку
кровеносные сосуды мгновенно закупориваются
свернувшейся кровью; лазерный скальпель
не оказывает на ткань механического
давления, что снижает ощущение боли.
Кроме того, с помощью современных
эндоскопов и гибких световодов (волоконная
оптика) лазерное излучение может
вводиться во внутренние полости,
благодаря чему становятся возможными
остановка внутреннего кровотечения и
испарение нагноений без вскрытия
органов. Для целей хирургии у нас в
стране созданы установки «Скальпель-1»
(Р = 30Вт) и «Ромашка-1» (Р = 100 Вт).

В
офтальмологии используются импульсные
рубиновые лазеры (длительность импульсов
30 ÷70 нс; Е = 0, 1 ÷ 0,3 Дж), которые позволяют
без нарушения целостности глаза
осуществлять ряд сложных операций:
приваривание отслоившейся сетчатки к
сосудистой оболочке глаза
(офтальмокоагулятор); лечение глаукомы
путём прокалывания лазерным лучом
отверстия диаметром 50-100 нм, для оттока
жидкости с целью снижения внутриглазного
давления; лечения некоторых видов
катаракт и других дефектов радужной
оболочки глаза. Для лечения глаукомы
была создана установка «Ятаган-1».

В
онкологии лазерное излучение используется
при иссечении и некротизации клеток
злокачественных опухолей. При некротизации
злокачественных опухолей используется
избирательность поглощения лазерного
излучения различными тканями. Например,
некоторые пигментированные опухоли
(меланома, гемангиома) поглощают лазерное
излучение гораздо интенсивнее, чем
окружающие ткани. При этом в микроскопическом
объеме ткани молниеносно выделяется
тепло с образованием ударной волны. Эти
факторы вызывают разрушение злокачественных
клеток. При импульсном воздействии
температура тканей на глубине 4-5 мм
повышается до 55-600С.
При использовании лазеров, работающих
в непрерывном режиме, температуру можно
повысить до 1000С.
Для воздействия на опухоли используется
сфокусированное лазерное излучение (d
= 1,5÷3 мм на поверхности объекта)
интенсивностью I
= 200 ÷ 900 Вт/см2.

Установлено,
что лазерное излучение имеет ряд
преимуществ перед используемой для
лечения рака кожи рентгенотерапией:
существенно уменьшается радиационная
нагрузка и в несколько раз уменьшаются
затраты. С помощью менее интенсивного
излучения можно подавлять рост раковых
клеток (лазерная терапия). Для этой цели
используется специальная лазерная
установка «Пульсатор-1» или аргоновые
лазеры мощностью до 1 Вт. Рак кожи
излечивается лазером в 97% случаев.

Соседние файлы в папке Физика

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Источник

Лазерное излучение – электромагнитное излучение оптического диапазона, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность, направленность.Когерентность это распространение фотонов в одном направлении, имеющих одну частоту колебаний, т. е. энергию.Пространственная когерентность относится к волновым полям, измеряемым в один и тот же момент времени в двух разных точках пространстваВременная когерентность описывает поведение волн в течение времени, относится к одной точке поля, но в различные моменты времени и тесно связана с понятием монохроматичностиИнтерференция света – явление, возникающее при наложении двух или нескольких когерентных световых волн.Монохроматичность – излучение одной определенной частоты или длины волны. Более корректно – излучение с достаточно малой шириной спектраПоляризация – симметрия в распределении ориентации вектора напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитной волне относительно направления ее распространения. Направленность – следствие когерентности лазерного излучения, когда фотоны обладают одним направлением распространения. Мощность излучения – энергетическая характеристика электромагнитного излучения. Единица измерения в СИ – ватт [Вт].Энергия (доза) – мощность электромагнитной волны, излучаемая в единицу времени. Единица измерения в СИ – джоуль [Дж], или [Вт • с].

59. Блок схема лазера (газовый)

Рубиновый лазер-твердотельный, осн.часть-Al2O3+примесь Cr2O3, система накачки-оптическая, длина волны 694, 3 нм, Энергет. Ур-ни – осн.-невозобн, втор-возобн-ся, t=10-8С, Сr-уровни совпадают, но продолжительность жизни эл-нов больше.

Читайте также:  Какие свойства окислительные или восстановительные проявляют неметаллы

Гелий-неоновый лазер – осн. Эл-т – газоразрядная трубка(кварц), 10 к 1 гелия к неону, сист. Накачки-возбуждение через эл-кий заряд. Длина волны-632,8 нм, В друбке созд-ся давление 1 гПа. Зеркала. Атом Не имеет 2 ур-ня-возбужд и невозбужд. У Ne-то же самое, только промежутки и время жизни больше.

60. Воздействие лазера на биологич. объекты– 1. Для воздействия на биол. объекты и 2. Излучение структуры какие-либо объектов.

1.обугливание, 2. Коагуляция, 3. Норма.

График:1.Испарение жидкости без изменения tC, 2. Выпаривание, 3. Обугливание, 4. Испарение ткани.

Медицина: низкоинтенсивные-в терапии, высокоинтенсивные в хирургии(безконтактное воздействие, труднодоступные места, обеззараживание, сокращение по времени операции.

«Орион»ОРИОН является современным лазерным аппаратом, предназначенным для лечения и профилактики различных заболеваний в домашних условиях. Действие лазерного аппарата ОРИОН основано на импульсах полупроводникового инжекционного лазера с длиной волны 890 нм. Аппарат лазерный терапевтический воздействует на организм низкоинтенсивным лазерным излучением, вызывая сложные изменения на клеточном уровне. ОРИОН ускоряет доставку кислорода в ткани, улучшает кровоснабжение, снимает отёки, повышает иммунитет, активизирует восстановительные процессы. Лазерный аппарат ОРИОН оказывает противовоспалительное, антиаллергическое, противоотечное, обезболивающее действия.

61. Магнитные моменты электронов и атомов Различные среды при рассмотрении их магнитных свойств называют магнетиками. Все вещества в той или иной мере взаимодействуют с магнитным полем. У некоторых материалов магнитные свойства сохраняются и в отсутствие внешнего магнитного поля. Намагничивание материалов происходит за счет токов, циркулирующих внутри атомов – вращения электронов и движения их в атоме. Поэтому намагничивание вещества следует описывать при помощи реальных атомных токов, называемых амперовскими токами.

Магнитные свойства вещества определяются магнитными свойствами электронов и атомов.Магнетики состоят из атомов, которые, в свою очередь, состоят из положительных ядер и, условно говоря, вращающихся вокруг них электронов.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — резонансное поглощение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер.Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения.

Именно этот момент и вызывает прецессию.

ларморовская прецессия — это прецессия магнитного моментаэлектронов, атомного ядра и атомов вокруг вектора внешнего магнитного поля.

Ларморова частота — угловая частота прецессии магнитного момента, помещенного в магнитное поле. Названа в честь ирландского физика 22Лармора%22Лармора”Джозефа HYPERLINK “22Лармора%22Джозефа%20HYPERLINK%20%22%80%22Джозефа%20HYPERLINK%20%22https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B6%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%84_%D0%9B%D0%B0%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%80%22Лармора%22Лармора”Лармора. Ларморова частота зависит от силы магнитного поля B и гиромагнитного соотношения γ:

При этом в формуле учитывается то магнитное поле, которое действует на месте нахождения частицы. Это магнитное поле состоит из внешнего магнитного поля Bext и других магнитных полей, которые возникают из-за электронной оболочки или химического окружения.

Ларморова частота протона в магнитном поле силой в Тесла составляет 42 МГц, то есть Ларморова частота находится в диапазоне радиоволн.

62. Спектр ямр(схема)

Химический сдвиг в ЯМР — смещение сигнала ЯМР в зависимости от химического состава вещества, обусловленное экранированием внешнего магнитного поля электронами атомов. Химический сдвиг даёт представление о химическом составе молекулы, о её внутреннем строении, динамических процессах внутри системы.

Медицина: Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул.

63.Линза — деталь из прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической.

При d<F изображение мнимое, прямое, увеличенное, находится с той же стороны от линзы, что и сам предмет, но дальше предмета (f>d).

 В рассеивающей линзе изображение действительного предмета всегда мнимое, прямое, уменьшенное, находится между линзой и ее фокусом со стороны изображаемого предмета.

Фокус линзы (F) – точка на главной оптической оси, в которой пересекаются после преломления лучи (или их продолжения), падающие на линзу параллельно главной оптической оси. У любой линзы – два фокуса.

Оптическая сила линзы D – величина, обратная фокусному расстоянию: D =1/F
У собирающей линзы D > 0, у рассеивающей D < 0. Единица измерения – диоптрия. 1 дп = 1м-1.

Недостаток: Как и во всех линз, в роговице и хрусталика различные участки имеют разную фокусное расстояние: она больше в центральной части, ней в периферической. За счет этого возникает явление сферической аберрации, которое делает изображение нечетким. Аберрации уменьшается за счет функции зрачка. Чем меньше диаметр зрачка, то по меньшей мере участвуют периферические отделы оптической системы глаза в построении изображения, а значит, и меньше искажения его.

64. Основные детали глаза.

Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непрозрачной твердой оболочкой (склерой). В передней части глаза оболочка переходит в выпуклую и прозрачную роговицу. Тонкая сосудистая пластинка (радужная оболочка) является диафрагмой, ограничивающей проходящий пучок лучей. Через отверстие в радужной оболочке (зрачок) свет проникает в глаз.

Хрусталик представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на две камеры: переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой, представляющей собой светочувствительный слойИзображение предмета, возникающее на сетчатке глаза, является действительным, уменьшенным и перевернутым.

Аккомодация – приспособление видеть как близко, так и далеко, но есть предел.

Дальнозоркость – лучи собираются дальше сетчатки. Двояковыпуклая линза.

Близорукость – лучи собираются перед сетчаткой.Двояковогнутая линза.

Виды биолинз: Собирающие(выпуклые), Рассеивающие(вогнутые). Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), и фокусным расстоянием.

Редуцированный глаз — условная, сильно упрощенная оптическая система, применяемая вместо оптической системы нормального человеческого глаза для расчетов по физиологической оптике и в практической офтальмологии. Состоит из одной преломляющей поверхности и одной преломляющей среды

1/d + 1/f = 1/F.

Острота зрения — способность глаза воспринимать раздельно две точки, расположенные друг от друга на некотором расстоянии (детализация, мелкозернистость, разрешётка). Мерилом остроты зрения является угол зрения, то есть угол, образованный лучами, исходящими от краёв рассматриваемого предмета (или от двух точек A и B) к узловой точке (K) глаза. Острота зрения-обратно-пропорциональна углу зрения, то есть, чем он меньше, тем острота зрения выше. В норме глаз человека способен раздельно воспринимать объекты, угловое расстояние между которыми не меньше 1′ (1 минута).

65.Сетчатка (retina) – это истинная ткань мозга, выдвинутая на периферию, т.к. является производным глазного бокала.

1. Наружный световоспринимающий или нейроэпителиальный слой, представленный палочками и колбочками.

2. Внутренний светопроводящий или мозговой слой – Микроскопически в сетчатке различают 10 слоев:

1. Пигментный эпителий, который простирается на всем протяжении оптической части сетчатки и имеет непосредственную связь со стекловидной пластинкой.

2. Слой палочек и колбочек – первый нейрон сетчатки. Палочка представляет собой правильное цилиндрическое образование длинной от 40-60 микрон. Колбочки имеют форму бутылки – вытянутый тонкий наружный членик и брюшистый внутренний. Общее число колбочек в сетчатке человеческого глаза равно 7 млн., палочек – 130 млн. Палочки обладают очень высокой световой чувствительностью, обеспечивают сумеречное и периферическое зрение. Колбочки выполняют тонкую функцию: центральное форменное зрение и цветоощущение.

Читайте также:  Какими свойствами обладают все металлы

3. Наружная пограничная пластинка образуется из концевых разветвлений мюллеровых волокон поддерживающей ткани сетчатки. Она нежная, тонкая и прозрачная. Через нее проходят отростки палочек и колбочек.

4. Наружный ядерный слой состоит из волокон и ядер палочковых и колбочковых клеток и разветвлений мюллеровых волокон между ними.

5. Наружный плексиформный слой – это слой, с которого начинается мозговой слой сетчатки. Здесь свободные окончания зрительных клеток соприкасаются с восходящими отростками биполярных клеток.

6. Внутренний ядерный слой – это биполярные клетки, которые содержат ядро и два отростка.

7. Внутренний плексиформный слой состоит из клеток и волокон внутреннего ядерного слоя.

8. Слой ганглиозных клеток образован крупными клетками с двухконтурным ядром и большим ядрышком.

9. Слой нервных волокон состоит из осевых цилиндров ганглиозных клеток, которые образуют зрительный нерв.

10. Внутренняя пограничная мембрана – тонкая, прозрачная пластинка, образованная мюллеровскими волокнами, покрывает все глазное дно и отделяет сетчатку от стекловидного тела.

Цветовосприятие, способность глаза человека и многих видов животных с дневной активностью различать цвета, т. е. ощущать отличия в спектральном составе видимых излучений и в окраске предметов. Видимая часть спектра включает излучения с разной длиной волны, воспринимаемые глазом в виде различных цветов.

красный + зеленый = желтый

пурпурный + зелено-голубой = синий

красный + желтый = оранжевый

Механизм световосприятия. В сетчатке находится около 7 млн. колбочек и 130 млн. палочек. Колбочки содержат зрительный пигмент иодопсин,позволяющий воспринимать цвета при дневном освещении. Колбочки бывают трех типов, каждый из которых обладает спектральной чувствительностью к красному, зеленому или синему цвету. Палочки благодаря наличию пигмента родопсина воспринимают сумеречный свет, не различая цвета предметов. Под воздействием световых лучей в светочувствительных рецепторах — палочках или колбочках — возникают сложные фотохимические реакции, сопровождающиеся расщеплением зрительных пигментов на более простые соединения. Это фотохимическое расщепление сопровождается возникновением возбуждения, которое в форме нервного импульса передается по зрительному нерву в подкорковые центры (средний и промежуточный мозг), а затем в затылочную долю коры больших полушарий, где преобразуется в зрительное ощущение. При отсутствии света (в темноте) зрительный пурпур регенерирует (восстанавливается).

Образ объекта

Рассмотрим модель работы глаза, позволяющую создавать зрительные образы объектов. Мы видим объекты благодаря тому, что световые волны отражаются от поверхности объектов и, проходя через оптическую систему глаза, преобразуются в зрительные образы. Будем считать, что поверхность объектов состоит из множества точек (микрообластей) каждая из которых отражает световые лучи. Часть отражённых лучей попадает в линзу глаза и, преломляясь в ней, образует изображение видимой части поверхности, изображение совокупности видимых точек поверхности в области пространства за линзой. Объект в модели является совокупностью материальных точек его поверхности, отражающих световые волны и удалённых от воспринимающей системы на некоторое расстояние. Каждая точка поверхности отражает некоторое количество световых лучей. Часть этих отражённых лучей попадает в линзу и, преломляясь в ней, пересекается друг с другом за линзой создавая в точке пересечения изображение этой точки поверхности.

Воспринимающая система должна решить, как минимум, две задачи: 1) воспринять совокупность точек изображения и трансформировать её в зрительные ощущения, 2) определить относительное расстояние до точек поверхности, от которых пришли световые волны. Что значит “относительное расстояние” будет объяснено позднее. Образ объекта состоит из множества зрительных ощущений, созданных системой зрительного восприятия в результате восприятия множества световых волн, отражённых от совокупности точек видимой поверхности объекта.

66. Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения.

Обозначение:

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): люмен

Ф=I

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферических фотометров

Си́ла све́та —- физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин[1]. Характеризует величину световой энергии, переносимой в некотором направлении в единицу времени[2]. Количественно равна отношению светового потока, распространяющегося внутри элементарного телесного угла, к этому углу.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): кандела (кд).

Освещённость— отношение светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади.

Освещённость численно равна световому потоку, падающему на участок поверхности малой единичной площади:

Е=Ф/S

Единицей измерения освещённости в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр)

67. Устройство люксметра.

Л-р Ю 116 предназначен для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания и естественным светом, источники которого расположены произвольно относительно светоприемника люксметра. Состоит из измерительного устройства и фотоэлемента с насадками. На передней панели имеются кнопки, переключатель и табличка со схемой. Имеет корректор для установки стрелки на нулевое положение. Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовой корпусе и присоединяется к измерителю шнуром. Для уменьшения погрешности применяется насадка на фотоэлемент.

(По своей памяти)

Чтобыопределить освещенность включаем свет и измеряем люксметром – это смешанная осв-ть. Записываем данные. Затем выключаем свет и снова измеряем-это естественная. Записываем. Вычитаем из смешанной естественную и получаем искусственную. Сравниваем ее с нормой и делаем выводы. Чтобы рассчитать кол-во светильников используем таблицу удельной мощности. Найденную величину умножаем на площадь помещения и разделить на мощность одной лампы.

68.Физическая природа света

Напомним, что свет представляет собой электромагнитное излучение, связанное с флуктуацией электрического и магнитного полей. Иными словами, свет — это энергия.

Свет имеет двойственную природу, обладая свойствами волны и частицы. Корпус­кулы света, называемые фотонами, излучаются источником света в виде волн, распространяющихся с постоянной скоростью порядка 300 ООО км/с. Аналогич­но морским волнам световые волны имеют гребни и впадины. Поэтому в качестве характеристики световых волн используют длину волны — расстояние между двумя гребнями (единица измерения — метры или ангстремы, равные 1О*8 м), и амплитуду, определяемую как расстояние между гребнем и впадиной.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА – уменьшение интенсивности оптич. излучения при прохождении через к-л. среду за счёт взаимодействия с ней, в результате к-рого световая энергия переходит в др. виды энергии или в оптич. излучение др. спектрального состава.

Закон Бугерапоказывает, что интенсивность света уменьшается в геометрической прогрессии, если толщина слоя возрастает в арифметической прогрессии. Этот з-н выполняется только для разбавленных растворов.

 В концентртрованных р-рах он нарушается из-за влияния взаимодействия между близко расположенными молекулами поглощающего вещества

Коэффициент пропускания =ILI0

ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ (D) – мера непрозрачности слоя вещества толщиной l для световых лучей; характеризует ослабление оптич. излучения в слоях разл. Веществ. Равна десятичному логарифму отношения потока излучения F0, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку F, про?