5 . Поляризационный микроскоп.

Рассматривая прозрачные биологические объекты в микроскопе, трудно выявить различные структуры, поэтому применяют иногда поля­ризационную микроскопию.

Поляризационный микроскоп (рис.7) аналогичен обычному биологическому микроскопу, но имеет между объективом и окуляром анализатор A, а поля­ризатор П перед конденсором. Таким образом, объект освещается поляри­зованным светом и рассматривается через анализатор. Если скрестить поляризатор и анализатор, то поле зрения будет темным. Ряд тканей (мышечная, костная, нервная) обладают оптической анизотропией (различие оптических свойств по различным направлениям). Если между поляризатором и анализатором поместить объект с анизотропными структурами, то свет, прошедший поляризатор, будет в них вновь дво­яко преломляться. В связи с этим он не гасится полностью анализато­ром, и соответствующие структуры выступают светлыми на общем темном фоне. Поляризационный микроскоп делает доступным наблюдение объектов, которые трудно наблюдать другими методами (хромосомы, процесс деления и др.).

6. Дисперсия света.

Дисперсией света называются явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества n от частоты (или дли­ны) световой волны λ.

Эту зависимость можно охарактеризовать функцией , где λ - длина световой волны в вакууме. В большинстве случаев на границе двух различных прозрачных сред коротковолновое излучение преломляется сильнее, чем длинноволновое.

Распределение какого-либо излучения по длинам волн (или частотам колебаний) называется спектром этого излучения.

С ледствием дисперсии света является разложение белого света в спектр при прохождении сквозь призму, впервые исследованное Ньютоном (рис.8).

Объяснить дисперсию можно следующим образом. Под действием прохо­дящей электромагнитной вол­ны электроны среды начина­ют совершать гармонические вынужденные колебания с ча­стотой, равной частоте про­ходящей волны. Колеблющиеся электроны излучают вторичные волны той же частоты. Между первичной волной и вторичными волнами образуется сдвиг фаз, вызванный запазды­ванием колебаний электронов. Результирующая волна (от первичной и вторичных волн) так же сдвинута по фазе по сравнению с первичной, а следовательно, имеет другую скорость распространения. Этот сдвиг фаз зависит от частоты колебаний электромагнитной световой волны, т.е. свет различных длин волн будет иметь различные скорости распространения - , а значит, и различные показатели преломления - n, так как , где c - скорость света в вакууме. Наименьший показатель преломления будет иметь красный цвет и наибольший - фиолетовый.

Д ля всех прозрачных бесцветных веществ функция имеет вид, показанный на рис. 9.

С уменьшением длины волны показатель пре­ломления вначале увеличивается. Величина , называемая дисперсией вещества, будет отрицательна на участке АВ. Такая дисперсия называется нормальной. При очень малых длинах волн

может появиться участок, где . На рисунке это участок ВС. Такая зависимость n от λ называется аномальной дисперсией.

Аномальная дисперсия наблюдается на тех участках длин волн, где происходит поглощение света, что соответствует резонансному условию , где ω - частота проходящей волны, ω₀ – собственная частота колебаний электронов среды. Аномальная дисперсия дает возможность определить частоты собствен­ных колебаний электронов в атомах и молекулах и на этом основании судить об их структуре.

Явление дисперсии в различных оптических системах играет как положительную, так и отрицательную роль. В линзах фотоаппаратов, микроскопов дисперсия света вызывает хроматическую аберрацию, что ухудшает изображение, так как при хроматической аберрации светящаяся точка, испускающая белый свет, имеет вид радужного пятна.