1. Tema: "Optica geometrica" - 2h.
2. Urgența temei
Acest subiect face parte din secțiunea "Optică".
Datorită importanței studiului și cercetării țesuturilor biologice și a cavităților umane interne cu cele mai mici efecte secundare posibile, mai studiu detaliat al structurii țesutului biologic folosind o varietate de sisteme optice: o ultramicroscope microscop micrograph, endoscopul, gastroscop cu fibre (unul din principalele instrumente pentru o astfel de cercetare). Lucrarea lor este construită pe baza ideilor despre undele luminoase ca o linie de-a lungul căreia se propagă energia undei luminoase. Eliminarea efectelor viziunii umane în diferite moduri este, de asemenea, determinată de legile opticii geometrice.
3. Obiectivele lecției
Ca urmare a acestei lecții
3.1. Se planifică familiarizarea studenților cu legile de bază ale opțiunii geometrice, atragerea atenției studenților asupra rolului acestor legi în eliminarea defectelor vizuale umane.
legile refracției și reflectării luminii;
posibile erori ale sistemelor optice reale;
cauzează erori în sistemele optice;
formule pentru lentile subțiri;
modalități de eliminare a erorilor în sistemele optice;
conceptul unui sistem optic centrat ideal;
formule pentru un sistem optic centrat;
caracteristici ale structurii ochiului, ca sistem optic;
normele parametrilor structurilor ochiului și posibilele deviații ale acestora față de normă;
dispozitive optice care servesc la creșterea unghiului de vedere;
formule de bază pentru cele mai simple instrumente optice (magnifieri, microscoape);
cel mai mic unghi de vedere;
sistemul optic al unui microscop biologic;
o formula pentru cresterea microscopului;
rezoluția microscopului;
formula unei lentile subțiri și să explice în ce ipoteze a fost obținută;
să înțeleagă structura unui microscop biologic și posibilele sale încălcări;
3.3. Se intenționează să se ofere studenților posibilitatea de a-și stăpâni abilitățile ca urmare a:
estimări ale punctelor minim diferite pentru ochiul uman;
estimarea punctelor minim diferite atunci când se observă obiecte printr-un sistem optic, cum ar fi o lentilă sau un microscop;
Măsurarea dimensiunii obiectelor microscopice utilizând diferite sisteme optice.
Obiectivele educaționale ale lecției.
Ca urmare a acestei lecții, elevii sunt introduși în legile fundamentale ale opțiunii geometrice, care se bazează pe tehnici medicale pentru a elimina defectele vizuale umane.
4. Integrarea interdisciplinară
1. Optica geometrică este cazul limitativ al opțiunilor de undă deoarece lungimea de undă tinde la zero. Un exemplu este o rețea de difracție. Ca λ → 0, rezultă că a → 0, adică, obținem focalizarea obișnuită a unui fascicul de lumină paralel la punctul 0 al planului focal.
2. Pentru a clarifica posibilitățile de limitare ale sistemelor optice, trebuie să țineți cont de natura undelor luminoase. Prin urmare, este necesar să se ia în considerare în parte problemele de interferență și difracție.
3. Din cursul școlii este cunoscută formula unei lentile subțiri:
unde a1 este distanța de la obiect la obiectiv;
a2 - distanța de la imagine la obiectiv;
R1 și R2 sunt razele de curbură ale suprafețelor sferice din față și din spate ale lentilei;
n este indicele de refracție al substanței din care este realizată lentila.
Distanța focală la o astfel de lentilă:
Aberațiile sau erorile în sistemele optice reale reduc semnificativ calitatea sistemelor optice.
Aberațiile sferice constau în faptul că părțile periferice ale lentilelor deflectă razele mai puternic din punctul axei decât cele centrale. Imaginea punctului luminos de pe ecranul E are forma unui punct luminos.
Astigmatismul este lipsa unui sistem optic în care un val sferic, care trece printr-un sistem optic, se deformează și încetează să mai fie sferic.
Există două tipuri de astigmatism - astigmatismul grinzilor oblice și astigmatismul cauzat de asimetria sistemului optic.
Denaturare - acest tip de aberație apare datorită faptului că grinzile trimise sistemului obiect, fac unghiuri mari de la axa optică, și dependența creșterii liniare a unghiului fasciculului duce la perturbarea similarității imaginii și a obiectului.
Aberație cromatică. Un fascicul de lumină albă care se desfășoară în paralel cu axa optică principală va fi focalizat în punctele sale diferite, descompunându-se într-un spectru (φ-violete, k-roșu), cercul de pe ecran va fi colorat. Aceasta este aberația cromatică.
4. Sistemele optice centrate sunt sisteme de suprafețe sferice (lentile), ale căror centre se află pe aceeași linie - axa optică principală.
Teoria unui sistem optic centrat este propusă de Gauss.
A
a1 Q1 H1 H2 Q2 α2 F2
5. Ochiul uman este un fel de dispozitiv optic, ocupând un loc special în optică. De fapt, ochiul este globul ocular. Pereții ochiului constau din: cochilii exterioare, medii și interioare dispuse concentric. Membrana laterală exterioară - sclera - în partea anterioară, se transformă într-o cornee. Coperta exterioară a corneei se transformă într-o conjunctivă atașată la pleoape.
La sclera membrana vasculară se învecinează, care în partea anterioară pătrunde în iris, în care există o deschidere circulară - pupila. Direct la pupil din interiorul ochiului este lentila (similară cu o lentilă biconvexă).
Între cornee și lentilă este localizată camera anterioară a ochiului, umplută cu un lichid apos, aproape de proprietățile optice în apă. Întreaga parte interioară a ochiului este ocupată de o masă gelatinoasă transparentă - corpul vitros.
Elementele considerate ale ochiului se referă în principal la aparatul său de conducere a luminii. Nervul optic pătrunde în globul ocular prin peretele din spate. Divizat, acesta trece în retină sau retină (aparatul receptor al ochiului).
În retină există puncte vizuale fotosensibile, ale căror capete periferice au o formă diferită (tije și conuri).
În locul intrării nervului optic este un punct orb, care nu este sensibil la lumină. În mijlocul retinei se află cel mai sensibil la fața locului galben deschis.
6. Ochiul poate fi reprezentat ca un sistem optic central constituit de cornee, camera anterioară și lentila de lichid (patru suprafață refractant) și un mediu de aer frontal limitat, spate - vitros. Axa optică principală a TOE trece prin centrele geometrice ale corneei pupilei și lentilei. Unghiul dintre axele principale optice și vizuale este de aproximativ 5 °.
Refracția principală a luminii apare la marginea exterioară a corneei.
7. Adaptarea ochiului la o viziune clară a unor obiecte diferite (concentrându-se pe claritate) se numește cazare.
8. Unghiul de vizualizare este unghiul dintre razele care vin de la punctele extreme ale obiectului prin punctele nodale coincide.
Pentru a determina rezoluția ochiului, este utilizat cel mai mic unghi de vedere. la care ochiul uman distinge încă două puncte ale obiectului. Acest unghi este aproximativ egal cu 1`.
În medicină, rezoluția ochiului este evaluată prin acuitatea vizuală. Pentru rata de acuitate vizuala, se iau, in acest caz cel mai mic unghi de vedere este 1`.
9. Sistemul optic al ochiului are unele dezavantaje:
a) lipsa astigmatismului (manifestată prin incapacitatea ochiului de a vedea brusc ambele linii reciproc perpendiculare pe masa de testare);
b) miopie (miopie) - lipsa ochiului, constând în faptul că focalizarea în spate, în absența cazării, se află în fața retinei;
c) hipermetropie (hipermetropia) - concentrările din spate în absența locului de îngrijire se află în spatele retinei.
Pentru corectarea ochiului miopic, se folosește o lentilă împrăștiată, cu colectare lungă.
10. O lupă este un sistem optic, în planul frontal al cărui obiect sau în imediata vecinătate a acestuia este situat un obiect observațional.
Mărirea luptei este raportul dintre unghiul de vizualizare β ', sub care imaginea obiectului este văzută, la unghiul de vizualizare β, sub care este vizibil obiectul aflat la cea mai bună distanță de vedere a0 = 25 cm.
11. În microscoapele optice moderne, lentilele și ocularul constau dintr-un sistem de lentile care este un sistem optic.
Creșterea microscopului este egală cu raportul dintre produsul lungimii optice a tubului și distanța dintre cea mai bună vedere a produsului lungimilor focale ale lentilei și ocularului.
12. Cu o alegere corectă a f1 și f2, mărirea microscopului va fi arbitrar de mare. Limita de rezoluție este cea mai mică distanță dintre două puncte ale unui obiect atunci când aceste puncte sunt diferite, adică sunt percepute la microscop ca două puncte.
Rezolvarea puterii este denumită de obicei abilitatea unui microscop de a da imagini separate de detalii mici despre subiect.
Abbe a stabilit că, pentru a se potrivi imaginea secundară cu obiectul, cel puțin una dintre primele maxime majore ar trebui să treacă de la imaginea primară.
unde A este diafragma numerică; n este indicele de refracție al mediului între obiect și obiectivul obiectivului.
Diafragma numerică poate fi mărită prin intermediul unei imersiuni speciale cu mediu lichid - în spațiul dintre lentilă și geamul de acoperire al microscopului.
13. 500 A <Г <1000 А
Acestea sunt măriri utile, deoarece cu ele ochiul distinge toate elementele structurii obiectului care sunt rezolvate prin microscop
la A = 1,43,700 <Г <1400
14. Măsurarea mărimii obiectelor microscopice utilizând un microscop.
Pentru a face acest lucru, utilizați un micrometru ocular.
Microproiecția și microphotografia. Formarea unei imagini microscopice are loc cu participarea unei persoane și se termină cu formarea unei imagini reale în ochi.
Metoda contrastului de fază. Intensitatea unui val de lumină care trece printr-un obiect transparent este aproape neschimbată, dar fazele suferă modificări care depind de grosimea obiectului și de indicele său de refracție.
Elementele transparente sunt numite dephasing.
Ultramicroscopy. Aceasta este o metodă de detectare a particulelor a căror dimensiuni se află dincolo de rezoluția microscopului. În ultramicroscoape, se realizează o iluminare laterală (oblică), astfel încât particulele sublimicroscopice să fie vizibile ca puncte luminoase pe fundalul întunecat.
15. Optica fibrei este o diviziune a opticii, în care se ia în considerare transmiterea luminii și a imaginilor prin conductorii de lumină. Optica fibrei se bazează pe fenomenul de reflexie internă totală.
Endoscop - un exemplu al influenței fibrei optice asupra modernizării dispozitivelor medicale existente.
Fiber gastroscop - cu ajutorul acestuia puteți nu numai inspectați vizual stomacul, ci și să faceți imaginile necesare în scopul diagnosticării.