Структурна схема апарату “ Стимул – 1”.

Розподільник

мережевої

частоти

Формувач прямокутних імпульсів

Підсилювач вихідного сигналу

Формувач модулюючого сигналу

Модулятор

Блок захисту і сигналізації

Синусоїдальний генератор

Інтегратор

Б л о к ж и в л е н н я

Мал.21

Зовнішній вид апарату

mA

2

1.Стрілочний вимірювальний прилад.

2.Отвір індикаторної лампи подач, посилок та сигналізації.

13 3.Отвір індикаторної лампи.

4.Ручка регулювання струму в ланцюзі пацієнта.

5. Кнопка ввімкнення мережі.

6. Кнопка перемикача режиму роботи.

7. Кнопка перемикача видів струму.

8. Ручка регулювання тривалості фронту і зріз посилок.

Структурна схема апарату “ Електросон – 4Т”.

Блок генератора та підсилювачів

П

Блок живлення

Блок вимірювача

ацієнт

мал.22

Зовнішній вид апарату.

1. Регулювання ДПС з позначенням “ Рівень”.

2.Кнопка перевірки ДПС з позначенням “ Контроль”.

3.Вимикач мережі з позначенням “ Викл. “, “ Сіть”.

4.Установка нуля міліамперметра “ 0” .

5.Міліамперметр.

6.Перемикач діапазону частот 30 і 150.

7.Ручка регулювання частоти.

8.Ручка потенціометра з позначенням “ Ток пацієнта”.

Література

1. Чалий О.В., Агапов Б.М., Цехмістер Я.В. та інш. “Медична та біологічна фізика” - К.: Книг-плюс, 2005.с.214-219, 234-232.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М. “Высшая школа”. 1987.

с. 489-491.

3. Конспект лекцій.

4. Лівенцев Н.М. Курс физики. М. “Вісшая школа” 1978. с. 146-164, 167-170.

Тема:” Визначення концентрації цукру в розчині поляриметром.”

Мета роботи: вивчення принципу роботи поляриметра; визначення концентрації цукру в розчині; дослідження залежності між кутом повороту площини поляризації та концентрацією цукру в розчині.

Прилади та матеріали: поляриметр, кювета з розчинами цукру різної концентрації, що досліджуються.

Професійне значення теми.

Кристалічні тіла (кварц, кіновар та ін.), чисті рідини (скипидар, нікотин та ін.), розчини деяких речовин (водневі розчини цукру, винної кислоти) здатні обертати площину поляризації поляризованого світла. Такі речовини називають оптично активними. Властивості оптично активних речовин обертати площину поляризації використовуються в медицині для визначення, наприклад, концентрації цукру в сечі, що дозволяє діагностувати деякі захворювання. Поляриметр це прилад що дає можливість зручно і швидко визначити концентрацію цукру в сечі з точністю до 0,4%.

Теоретичне обґрунтування теми.

Світло – це потік квантів електромагнітних хвиль, довжиною хвилі від 380 до 760 нм. Хімічна та біологічна дія світла в основному пов’язана з електричною складовою поля кванта електромагнітної хвилі. Тому вектор напруженості електричного поля кванта часто називають світловим.

Звичайне світло являє собою сукупність квантів електромагнітних хвиль, випромінених одночасно великою кількістю атомів та молекул джерела світла. Коливання світлових векторів проходять у всіх можливих напрямках площин. Площини коливань постійно змінюють положення у просторі. Положення у просторі площини у вибраному напрямку розповсюдження світла, площини електричних коливань рівномірно заповнюють кут від 0 до 360⁰ . Світло, в якому напрямок коливань світлового вектора упорядкований будь-яким чином, називається поляризованим. Якщо коливання світлового вектора проходять тільки в одній площині, світло називають плоскополяризованим. Світло, в якому площина коливання одного напрямку переважають над площинами коливання інших напрямків, називається частково поляризованим.

Якщо пропустити частково поляризоване світло крізь поляризатор, то при обертанні його навколо напрямку променя, інтенсивність світла, що пройшло крізь поляризацію буде змінюватися від І_мах до І_міn, до того ж, перехід від одного з цих значень до другого, буде здійснюватися при оберті на кут (а за один повний оберт двічі буде досягнуте максимальне та мінімальне значення інтенсивності).

Числовою (кількісною) характеристикою поляризації є ступінь поляризації. Ступенем поляризації називають вираз:

.

Для плоскополяризованого світла - І_міn = 0; а Р = 1, для звичайного світла - І_міn = I_max; Р = 0, для частково поляризованого світла - 0<P<1.

Методи отримання поляризованого свіла.

Поляризоване світло можна одержати при відбиванні і заломленні на межі двох діелектриків, при подвійному світлозаломленні.

Якщо кут падіння світла на межу двох діелектриків (наприклад, на поверхні скляної пластинки) не дорівнює нулю, відбитий та заломлений проміні виявляються частково поляризованими. У відбитому промені переважають коливання, перпендикулярні площині, в заломленому – паралельні площині падіння. Ступінь поляризації залежить від кута падіння.

При куті падіння, що задовільняє умові:

, (1)

де - показник заломлення другого середовища відносно першого. Відбитий промінь повністю поляризований (він має тільки коливання, перпендикулярні площині падіння). Співвідношення (1) носить назву закону Брюстера. Кут називають кутом Брюстера чи кутом повної поляризації.

Ступінь поляризації заломленого променя при куті падіння досягає найбільшого значення, проте цей промінь залишається поляризованим тільки частково. Легко перевірити, що при падінні світла під кутом Брюстера відбитий та заломлений кути взаємно перпендикулярні.

В якості поляризатора використовують стопу скляних пластин (стопу Столєтова), незалежно від кута падіння і виконання закону Брюстера ступінь поляризації заломленого променя збільшується вміру проходження променя кожної скляної пластини.

При проходженні світла крізь деякі кристали світловий промінь розділяється на два променя. Це явище одержало назву явища подвійного світлозаломлення і було зафіксовано в 1670 році Еразмом Бартоломіном . При подвійному світлозаломленні один із променів задовільняє звичайний закон заломлення і лежить в одній площині з падаючим променем і нормаллю. Цей промінь називають звичайним і позначається літерою “О”(ordinary) (“З”). Для іншого променя, що називається незвичайним (позначається “e” (extraordinary), відношення не залишається постійним при зміні кута падіння f. Навіть при нормальному падінні незвичайний промінь відхиляється від початкового напрямку.

Крім того, незвичайний промінь не лежить, як правило, в одній площині з падаючим променем і нормаллю до заломлюючої поверхні. Явище подвійного світлозаломлення спостерігається для всіх прозорих кристалів за винятком тих, що мають кубічну кришталеву гратку. У анізотропних кристалів є напрямок, вздовж якого звичайний і незвичайний промені розповсюджуються, з однаковою швидкістю не розділяючись. Цей напрямок називається оптичною віссю кристала. Такі анізотропні кристали називаються одновисьовими (кварц, турмалін). Площина, що проходить крізь оптичну вісь та падаючий промінь називається головною площиною кристала чи головним перетином.

Дослідження звичайного і незвичайного променів підтвердили, що обидва променя повністю поляризовані у взаємно перпендикулярних площинах.

В деяких кристалах один із променів має значно більшу інтенсивність за іншого та має забарвлення. Це явище називають дихроїзмом. В кристалі турмаліну, наприклад, звичайний промінь практично повністю поглинається на довжині 1 мм. Такі властивості має прозора плівка, в яку введена велика кількість однаково орієнтованих кристаликів сульфата йодистого хініну. В цих кристалах один із променів поглинається на шляху приблизно в 0,1 мм, тому вона може використовуватись як пристрій для поляризації видимого світла. Їх називають поляроїдами. Але турмалін і різні поляроїди мають один суттєвий недолік, дають не біле поляризоване світло.

Внаслідок чого поляроїд може бути використаний в якості поляризатора.

Великого розповсюдження набув поляризатор, що називається призмою Ніколя (або ніколєм). Він являє собою призму з ісландського шпату, розрізану по діагоналі а потім склеєну канадським бальзамом. Показник заломлення канадського бальзаму лежить між показником заломлення та звичайного та незвичайного променів у кристалі (). Кут падіння світла на межу між канадським бальзамом і ісландським шпатом виявляється таким, що незвичайний промінь вільно проходить через цей прошарок і виходить з призми, а звичайний промінь відчуває повне внутрішнє відбиття.

Призма Ніколя , як поляризатор не змінює спектральний склад світла, що падає на неї.

Поляризатор пропускає світло у якого площина коливання, паралельна лише одній головній площині і повністю затримує коливання, перпендикулярні до цієї площині. Око людини не відрізняє звичайне світло від поляризованого.

Щоб дослідити, чи є світло після проходження поляризатора дійсно поляризованим, на шляху променів ставлять другий поляризатор, який називають аналізатором, вказуючи цим, що він використовується для аналізу поляризованого світла. Тому любий пристрій з використанням поляризованого світла повинен мати дві основні складові – поляризатор і аналізатор.

Нехай коливання електричного вектора поляризованої світлової хвилі здійснюються в площині, що утворює кут φ з головною площиною аналізатора. Амплітуду Е цих коливань можна розкласти на дві взаємно перпендикулярні складові:

–що збігаються з головною площиною аналізатора;

–перпендикулярна до неї;

;

.

Перша складова коливань проходить крізь аналізатор, друга буде затримана ним. Відомо, що інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди напруженості Е. І тоді інтенсивність світла, що пройшло крізь аналізатор буде дорівнювати (закон Малюса), де – інтенсивність світла, що падає на аналізатор; φ - кут між площиною поляризації падаючого світла і площиною аналізатора.

При проходженні плоскополяризованого світла крізь деякі речовини спостерігається обертання площини коливань світлового вектора навколо напрямку розповсюдження світла. Речовини, що мають таку властивість, називають оптично активними. До їх числа можна віднести кристалічні тіла (кварц, кіновар), чисті рідини (скипидар, нікотин) та розчини оптично активних речовин (в неактивних розчинах, водні розчини цукру, винної кислоти та ін.).

В розчинах оптично активних речовин кут обертання площини поляризації є пропорційним шляху проходження променя в розчині l і концентрації активної речовини С:

[ α ] – величина, що називається кутом питомою обертання.

Для розчинів оптично активних речовин кут φ залежить від природи, температури, концентрації, товщини шару розчину, крізь який проходить світло, та довжини хвилі світла.

Це явище полягає в тому, що при проходженні крізь таку речовину поляризованого світла, площина його коливань поступово обертається навколо вісі світлового пучка на кут, пропорційний товщині слою речовини. Явище пов'язано з анізотропією самих молекул.

Існують оптично активні речовини, що повертають площину поляризації вправо – правообертаючі, та вліво – лівообертаючі речовини.

Питомого обертання α – це збільшений в 100 раз кут обертання для стовпа розчину довжиною 10см при концентрації речовини 1г на 100см³ розчину, при температурі 20 ⁰ С і при довжині хвилі світла (жовта лінія λ пари натрію) λ = 589нм.

При пропусканні поляризованого світла крізь розчин оптично активної речовини, площини поляризації хвиль різної довжини будуть повертатися на різні кути. Кут питомого обертання по закону Біо, оберненопропорційній квадрату довжини хвилі світла. Це явище носить назву дисперсії оптичної активності і використовується в спектрополяриметрії.