Главная страница
qrcode

Методическое пособие лаб. раб. Учебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители


НазваниеУчебное пособие для студентов первого курса медицинских вузов Пермь 2008 2 Авторы-составители
АнкорМетодическое пособие лаб. раб.pdf
Дата08.10.2018
Размер1.98 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаMetodicheskoe_posobie_lab_rab.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипУчебное пособие
#46743
страница11 из 12
Каталог
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Полезное увеличение микроскопа
ограничено его разрешающей способностью и разрешающей способностью глаза.
Разрешающая способность глаза характеризуется наименьшим углом зрения, при котором человеческий глаз еще различает раздельно две точки предмета. Она лимитируется дифракцией на зрачке и расстоянием между светочувствительными клетками сетчатки. Для нормального глаза наименьший угол зрения равен 1 минуте. Если предмет находится на расстоянии наилучшего зрения - 25 см, то этот угол соответствует

133 предмету размером 70 мкм. Данную величину считают пределом разрешения невооруженного глаза Z
r
на расстоянии наилучшего зрения. Однако показано, что оптимальная величина Z
r
равна 140-280 мкм. При этом глаз испытывает наименьшее напряжение.
Полезным увеличением микроскопа называют его максимальное увеличение, при котором глаз еще в состоянии различать детали, равные по величине пределу разрешения микроскопа.
Линейное увеличение микроскопа равно отношению величины изображения предмета, расположенного на расстоянии наилучшего зрения, к величине самого предмета
( см. формулу 1). Если за размер предмета примем предел разрешения микроскопа Z, а за размер изображения - предел разрешения невооруженного глаза на расстоянии наилучшего зрения Z
r
, то получим формулу полезного увеличения микроскопа:
Z
Z
K
r
n

. (10)
Подставляя в эту формулу Z из выражения (9), получим
λ
2
r
n
Z
A
K



. (11)
Подставив в формулу (11) длину волны света 555 нм (555

10
-9
м), оптимальные величины пределов разрешения глаза 140-280 мкм (140-280

10
-6
м), найдем интервал значений полезного увеличения микроскопа
500 А

К
п

1000 А .
Например, при использовании лучших иммерсионных объективов с числовой апертурой 1,43 полезное увеличение будет составлять 700-1400, отсюда видно, что конструировать оптические микроскопы с большим увеличением нецелесообразно.
Однако в настоящее время этот вопрос потерял свою остроту в связи с широким использованием в биологии и медицине электронного микроскопа, обеспечивающего увеличение до 600 000, а предел разрешения - до 0,1 нм.

134
Некоторые распространенные и специальные методы оптической микроскопии
1.
Метод светлого поля в проходящем свете.
Наиболее распространенный метод для исследования прозрачных окрашенных и неокрашенных объектов. Объект освещается снизу и выглядит цветным на светлом поле. Контраст изображения тем больше, чем большим поглощением в видимой области спектра обладают различные участки объекта.
2.
Метод темного поля в проходящем свете.
Применяется для наблюдения прозрачных окрашенных и неокрашенных объектов. В объектив попадает только свет, рассеянный элементами структуры препарата. На темном поле получают светлое изображение; благодаря большой контрастности отдельные детали видны лучше, чем при методе светлого поля.
3.
Методы светлого и темного поля в отраженном свете.
Используются для изучения непрозрачных объектов.
4.
Интерференционная микроскопия.
Служит для получения изображения прозрачных и бесцветных объектов, живых и фиксированных, не видимых при наблюдении по методу светлого поля. При этой методике наблюдается интерференционная картина, получаемая в результате соединения двух когерентных лучей, один из которых проходит через объект, а другой
- мимо него.
5.
Поляризационная микроскопия.
Используется для наблюдения в поляризованном свете объектов, обладающих оптической анизотропией.
6.
Люминесцентная микроскопия.
Позволяет выявить люминесцирующие структуры.
7.
Ультрафиолетовая микроскопия.
См. раздел «Разрешающая способность микроскопа».
8.
Стереоскопическая микроскопия.
Позволяет получить объемное изображение. Специальные стереомикроскопы используются при проведении микрохирургических операций.
9.
Микрофотография.
Методика фотографирования изображения, полученного с помощью микроскопа.

135
ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ
С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА
Для определения размеров микроскопических объектов используют окулярный микрометр - стеклянную пластинку со шкалой. При измерении изображение шкалы совмещают с изображением изучаемого объекта. Цену деления шкалы окулярного микрометра находят с помощью объекта-микрометра, шкалы с известной ценой деления, или любого предмета, размер которого известен.
Упрощенный и удобный метод определения линейных размеров малых объектов с помощью микроскопа рассматривается в данной работе. При этой методике с помощью микроскопа зарисовывается изображение предмета с известными размерами. По величине зарисовки изображения и размеру предмета вычисляют увеличение микроскопа. Затем зарисовывают изображение исследуемого объекта. По размерам изображения и увеличению микроскопа определяют размер исследуемого объекта.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.
Измерить микрометром толщину проволоки d пять раз. Данные занести в таблицу 1.
2.
Вычислить среднее значение диаметра d , значение
),
(
d
d
i

2
)
(
d
d
i

и сумму
2
)
(
d
d
i

3.
Расположить проволоку на предметном столике микроскопа. Получить изображение проволоки при большом увеличении.
Примечание. Для получения изображения при большом увеличении необходимо сначала найти объект при малом увеличении, расположить проволоку по диаметру поля зрения, после чего заменить объектив малого увеличения на объектив большого увеличения).
4.
Рядом с микроскопом на расстоянии наилучшего зрения 25 см на подставку положить лист чистой бумаги. Смотря одним глазом в окуляр, а другим на лист бумаги, зарисовать 5 раз увеличенное изображение проволоки так, чтобы контур изображения на бумаге был кажущимся продолжением изображения, видимого в окуляр. Измерить линейкой ширину изображения проволоки D. Результаты занести в таблицу 1.

136
Определить среднее значение размера изображения
D
, вычислить
2
)
(
),
(
D
D
D
D
i
i


и сумму
2
)
(
D
D
i

и занести в таблицу 1.
Таблица 1
№ измер.
Толщина проволоки
d
i
, мм
(
)
d
d
i

(
)
d
d
i

2
Размер изображения проволоки
D
i
, мм
(
)
D
D
i

(
)
D
D
i

2 1
2 3
4 5
Сумма
-------
-------
Среднее
-------
-------
-------
-------
5.
Определить среднее значение увеличения микроскопа по формуле
d
D
K

6.
Вычислить среднюю относительную погрешность измерения
k
Е :
2 2
Δ
Δ
Δ















D
D
d
d
K
K
E
k
а) среднюю абсолютную погрешность толщины проволоки
d
Δ вычислить по формуле окр
2
пр
2 2
0
Δ
Δ
Δ
Δ









d
d
, где






d
0
Δ
- случайная погрешность,

пр
- погрешность прибора,

окр
- погрешность округления. При коэффициенте надежности

= 0,95 и количестве измерений n=5 случайная погрешность определяется по формуле






d
0
Δ
=2,8

)
1
(
)
(
1 2




n
n
d
d
n
i
i
Для микрометра

пр
=0,007 мм,

окр
= 0,005 мм; б) среднюю абсолютную погрешность ширины изображения проволоки
D
Δ
вычислить по формуле (

=0,95; n = 5)

137
)
1
(
)
(
8
,
2
Δ
1 2





n
n
D
D
D
n
i
i
В данной работе

пр и

окр обычно не превышают половины случайной погрешности, и ими можно пренебречь .
7.
Определить среднюю абсолютную погрешность увеличения микроскопа:
К
Δ
=
К
Е
к

8.
Записать окончательный результат для увеличения микроскопа в виде
К
К
К
Δ


.
9. Расположить на предметном столике микроскопа предметное стекло с волосом или гистологический препарат поперечно-полосатой мышцы.
Получить изображение волоса ( одиночного мышечного волокна) при большом увеличении (примечание, п.3).
10.
Сделать зарисовку увеличенного изображения объекта, как указано в п.4.
11.
Измерить линейкой ширину изображения объекта L. Данные занести в таблицу.Определить среднее значение размера изображения
,
L вычислить
2
)
(
),
(
L
L
L
L
i
i


и сумму
2
)
(
L
L
i

и занести в таблицу 2.
Таблица 2.
№ измер.
Размер изображения объекта L, мм
)
(
L
L
i

2
)
(
L
L
i

1 2
3 4
5
Сумма
-------
Среднее
-------
-------
12.
Определить ширину малого объекта ( волоса, мышечного волокна):
K
L
l

13.
Вычислить среднюю относительную погрешность измерения
l
:
2 2
Δ
Δ
Δ















L
L
K
K
l
l
E
l
;

138 а) значение величины
К
К
Δ
взять из п. 6; б) среднюю абсолютную погрешность ширины изображения объекта вычислить по формуле ( При расчете пренебречь

пр и

окр
; см.п.6,б)
)
1
(
)
(
8
,
2
Δ
1 2





n
n
L
L
L
n
i
i
, (

=0,95; n = 5).
14.
Определить среднюю абсолютную погрешность линейного размера малого объекта
l
E
l
l


Δ
15.
Окончательный результат для линейного размера малого объекта записать в виде
l
l
l
Δ


( мм ).
16. Вычислить увеличение микроскопа К по параметрам объектива и окуляра, с которыми проводилась работа: K=K
об

K
ок.
Данную величину сравнить со значением увеличения микроскопа, полученным в работе опытным путем.
17. Вычислить предел разрешения микроскопа Z по параметрам объектива, с которым производилась работа. Длину волны света, освещающего препарат, принять равной
600 нм:
A
Z
2
λ

Полученное значение сравнить с размером малого объекта, величина которого определялась в работе.
18.
Вычислить полезное увеличение микроскопа по параметрам объектива, с которым проводилась работа, предел разрешения глаза на расстоянии наилучшего зрения Z
r
принять равным 200 мкм, длину волны света, освещающего препарат, - равной 600 нм:
λ
2
п
r
АZ
K

Полученное значение сравнить с увеличением микроскопа, при котором определялась величина малого объекта .

139
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Устройство биологического микроскопа.
2.
Ход лучей в микроскопе.
3.
Увеличение микроскопа.
4.
Понятие о разрешающей способности микроскопа. Роль дифракции света в формировании изображения.
5.
Апертурный угол объектива микроскопа. Роль этого угла в повышении качества изображения.
6.
Предел разрешения микроскопа. Формула для определения предела разрешения.
7.
Пути повышения разрешающей способности. Иммерсионные системы.
8.
Полезное увеличение микроскопа.
9.
Некоторые специальные методы оптической микроскопии.
10.
Методы измерения линейных размеров малых объектов с помощью микроскопа.

140
Лабораторная работа № 12
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ
Цель
работы: изучить принцип работы электрокардиографа, записи электрокардиограммы и ее анализа.
Приборы и принадлежности:электрокардиограф.
ТЕОРИЯ
При функционировании мозга, нервов, сердца, мышц и ряда других органов возникают переменные электрические поля. Методику регистрации разностей потенциалов (биопотенциалов) таких полей с диагностической и исследовательской целью называют ЭЛЕКТРОГРАФИЕЙ, а зависимостьэтой разности потенциалов от времени -
ЭЛЕКТРОГРАММОЙ.
Различают

электрокардиографию (ЭКГ) - метод регистрации биопотенциалов сердца,

электроэнцефалографию (ЭЭГ) - метод регистрации биопотенциалов мозга,

электромиографию (ЭМГ) - метод регистрации биопотенциалов мышц и др.
Соответственно, в этих случаях электрограммы называют:

электрокардиограммой,

электроэнцефалограммой,

электромиограммой и т.д.
При этих методиках в большинстве случаев разности потенциалов снимаются не непосредственно с органа (сердца, головного мозга), а с поверхности тела. Это упрощает процедуру регистрации, делая ее безопасной и несложной.
Физический подход к электрографии заключается в создании ( выборе ) модели электрического генератора, которая соответствует картине регистрируемых потенциалов.
В связи с этим рассматривают две основные задачи:
первая ( или прямая) - расчет разности потенциалов поля генератора по заданным характеристикам этого генератора – модели;

141
вторая (обратная или диагностическая) - расчет характеристик электрического генератора по измеренной разности потенциалов, то есть диагностика состояния органа по электрограмме.
Рассмотрим некоторые теоретические и прикладные вопросы электрографии на примере электрокардиографии.
Частота и ритм сердечных сокращений определяются самопроизвольным возбуждением, возникающим в так называемом синусно-предсердном (синоатриальном) узле, который находится в стенке правого предсердия у устья полых вен. Отсюда возбуждение (деполяризация) распространяется по мышечным клеткам правого и левого предсердия, далее по особым проводящим путям в предсердно-желудочковой и межжелудочковой перегородке и охватывает мышечные клетки обоих желудочков. Вслед за волной возбуждения начинается сокращение (систола) предсердий, а затем желудочков.
Фаза деполяризации у клеток миокарда не превышает нескольких миллисекунд, фаза реполяризации очень длительная и составляет приблизительно 0,3 с.
При возникновении потенциала действия возбужденный участок мышечной клетки становится отрицательно заряженным по отношению к невозбужденной части клетки. Между этими участками возникает разность потенциалов, образуется электрическое поле, которое характеризуется определенной напряженностью и потенциалом в каждой его точке. Так как клетки находятся в проводящей среде
(межклеточной жидкости), то между этими участками начинает течь ток, называемый
локальным током, или током действия.
Процессы в клетке можно описать с помощью упрощенной модели токового диполя. Участок клетки, заряженный положительно, назовем истоком, участок, заряженный отрицательно - стоком. Систему из двух полюсов: истока и стока электрического тока - называют дипольным электрическим генератором, или токовым диполем.
Эквивалентная схема дипольного электрического генератора в проводящей среде представлена на рис. 1.
Токовый диполь имеет высокое внутреннее сопротивление
r, во много раз превосходящее сопротивление внешней нагрузки
R.
Высокое сопротивление клетки-диполя связано с большим
Рис.1

142 сопротивлением поверхностной мембраны, важной составной частью которой является бимолекулярный слой липидов - хороший диэлектрик. Межклеточная среда - это электролит с высокой электропроводностью. По закону Ома для полной электрической цепи
,
r
R
I



где I - сила тока,

-ЭДС генератора. Поскольку r » R, то I


/r.
Из последнего выражения видно, что сила тока в цепи не зависит от сопротивления внешней нагрузки.
Для токовых диполей выполняется правило суперпозиции электрических полей:
потенциал поля системы из нескольких генераторов ( мультиполя) равен
алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых отдельными генераторами.
Основной характеристикой токового диполя является его дипольный момент
l
I
p
I




, где I - ток в диполе,
l

- расстояние между полюсами.
Вектор l

направлен от отрицательного полюса к положительному. Так же направлен и вектор
I
p

( см. рис.1). Такое определение следует из существующей аналогии между электрическим диполем и дипольным электрическим генератором, которая основывается на общности электрического поля в проводящей среде и электростатического поля. Суть этой аналогии сводится к следующему:
- линии тока ( электрическое поле в проводящей среде) совпадают с линиями напряженности электростатического поля при одинаковой форме электродов;
- в том и в другом случаях многие формулы имеют тождественный вид, переход от одних формул к другим осуществляется соответственной заменой величин, описывающих процессы в электростатическом поле, на величины, описывающие явления в электрическом поле в проводящей среде.
Возбужденную мышечную клетку можно представить в виде токового диполя.
Сердце является объемным органом, при его работе возникает одновременно множество возбужденных участков, то есть множество элементарных токовых диполей, векторы которых различны по направлению и величине. Поэтому сердце рассматривают
как мультипольный электрический генератор.

143
Мультипольные электрические генераторы бывают разных порядков: мультиполем первого порядка является токовый диполь, мультиполем второго порядка - система из двух истоков и двух стоков (квадруполь), мультиполем третьего порядка - система из четырех истоков и четырех стоков - октуполь и т.д.
Теория показывает, что электрическое поле мультипольного электрического генератора можно рассматривать как поле, созданное несколькими электрическими
диполями (дипольный генератор)
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

перейти в каталог файлов


связь с админом