Оптические методы исследований

 

1. Дайте определение оптики как раздела физики.

2. Какова физическая природа света?

3. В чем заключается двойственная природа света?

4. В чем отличие геометрической оптики от физической оптики (волновой)?

5. От чего зависит фокусное расстояние линзы, как оно связано с оптической силой,   

 приведите соответствующие математические выражения?

6. В каких случаях двояковыпуклая линза становится рассеивающей (объяснить)?

7. В каких случаях двояковогнутая линза становится собирающей (объяснить)?

8. Какими основными параметрами характеризуется изображение, получаемое в линзе?

9. Дате характеристику изображения, получаемого на сетчатке глаза.

10. В какой части глаза происходит набольшее преломление света?

11. Что такое аккомодации глаза?

12. Что называется пределом разрешения глаза, какова его величина для нормального глаза?

13. Как определяется острота зрения, в чем она измеряется, чему равна для нормального глаза?

14. Может ли человек видеть с разрушенным (удаленным) хрусталиком глаза и, если может, то почему?

15.Какие недостатки оптических систем присущи глазу? Как они проявляются? С чем они связаны?

16. Какими методами коррекции зрения устраняются: а) астигматизм б) миопия

в) гиперметропия.

17. Что представляет собой с точки зрения геометрической оптики микроскоп?

18. Какие минимальные объекты можно рассмотреть в оптическом микроскопе, и с чем это связано?

19. Запишите формулу коэффициента увеличения микроскопа. Раскройте физический

смысл входящих в нее величин.

20. От чего зависит предел разрешения микроскопа? Запишите соответствующее

выражение, раскройте физический смысл входящих в него величин.

21. Приведите основные специальные методы оптической микроскопии. В каких случаях

применятся каждый из приведенных методов?

22. Какое оптическое явление лежит в основе медицинских эндоскопов? Поясните  

физический принцип их "работы".

23. Что означают надписи на оправах объектива и окуляра биологического микроскопа?

24. Приведите примеры, доказывающие волновую природу света.

25. В чем сущность явления интерференции света, что необходимо для его осуществления?

26. В чем сущность дифракции света, когда ее можно наблюдать?

27. Приведите простейшую схему опыта для наблюдения явления интерференции света, выведите условия максимума и минимума интенсивности света при интерференции.

28. Перечислите явления, в которых наблюдается разложение белого света на составляющие.

29. Каким опытом можно доказать поперечность световой волны? Опишите его.

30. Какой свет называется плоскополяризованным?

31. Приведите пример одного из методов получения плоскополяризованного света.

32. Какие вещества называются оптически активными?

33. Приведите пример применения плоскополяризованного света в медицине. Какие физические закономерности лежат в его основе?

34. Запишите закон поглощения света при прохождении его через раствор некоторой

концентрации. Раскройте физический смысл входящих в него величин.

35. В чем заключается основное достоинство люминесцентного метода анализа? Приведите пример соответствующего медицинского прибора.

36. Как зависит интенсивность рассеянного света от длины волны при: а) молекулярном рассеянии; б) рассеянии на мутных средах.

37. В чем основные отличия излучения лазера от излучения лампы накаливания?

38. За счет каких основных свойств излучения лазер нашел применение в медицине?

39. Предел разрешения глаза у пациента на расстоянии наилучшего зрения равен 146 мкм.  

   Определите остроту зрения V этого глаза.

40. Острота зрения у пациента V = 0,25.Чему равен предел разрешения на расстоянии 

 наилучшего зрения?

41. Расстояние до самой удаленной точки, лучи из которой еще образуют резкое   

изображение на сетчатке глаза равно 1м, а расстояние до самой ближней точки, лучи из  

которой образуют резкое изображение на сетчатке глаза,равно 0,2 м. Определите  

изменение оптической силы хрусталика  глаза при этом.

42. Расстояние до самой удаленной точки, лучи из которой еще образуют резкое  

изображение на сетчатке глаза равно 2м, оптическая сила хрусталика глаза может

изменяться на 4,5 дптр. Определите расстояние до самой ближней точки, лучи из

которой образуют резкое  изображение на сетчатке глаза.

43. На сколько диоптрий  изменится оптическая сила хрусталика глаза при переводе взгляда

со звезды на книгу, (книга находится на расстоянии наилучшего зрения)?

44. Студент читал книгу, держа ее на расстоя­нии d = 16 см от глаз. Какой оптической силы  

   контактные линзы он должен носить?

45. Студент читал книгу, держа ее на расстоя­нии d = 40 см от глаз. Какой оптической силы 

 контактные линзы он должен  носить?

46. Коэффициент увеличения оптического микроскопа равен Г = 300. Оптическая длина   

тубуса микроскопа L = 16 см., фокусное расстояние объектива микроскопа F_об =  2,4 мм.  

Определите  фокусное расстояние окуляра микроскопа.

47. Коэффициент увеличения оптического микроскопа Г = 200. Оптическая длина тубуса микроскопа L =16 см., фокусное расстояние объектива микроскопа F_об = 1,6 мм. Определите коэффициент увеличения окуляра микроскопа.

48. Коэффициент увеличения оптического микроскопа Г = 200. Оптическая длина тубуса микроскопа L = 16 см., коэффициент увеличения окуляра K_ок = 6.Определите фокусное расстояние объектива микроскопа.

49. Фокусное расстояние объектива микроскопа F_об =  2,4 мм, фокусное расстояние окуляра  F_ок = 12,5 см. Оптическая длина тубуса микроскопа L = 16 см. Определите коэффициент увеличения микроскопа.

50. На оправе объектива микроскопа написано 0,4; 20. Какие минимальные объекты можно рассмотреть этим микроскопом, ориентируясь на длину световой волны, соответствующей максимальной чувствительности человеческого глаза?

51. Какой минимальной числовой апертуры  надо взять объектив микроскопа, чтобы можно было рассмотреть объекты размером 0,6 мкм, ориентируясь на длину световой волны, соответствующей максимальной чувствительности человеческого глаза?

52. Во сколько раз изменяется предел разрешения микроскопа при переходе от длины световой волны, соответствующей максимальной чувствительности человеческого глаза, к длине волны, соответствующей ультрафиолетовому излучению (350 нм)?

53. В микроскопе стоит объектив, на оправе котором написано 0,6; 40. Какие минимальные объекты можно рассмотреть этим микроскопом, ориентируясь на длину световой волны, соответствующей максимальной чувствительности человеческого глаза, и какое минимальное увеличение должен при этом иметь окуляр (увеличение окуляра округлить до целых чисел)?

54. Необходимо рассмотреть объекты размером не менее 1,7 мкм. В микроскопе стоит объектив, на оправе которого написано 0,2; 20. Можно ли рассмотреть указанные объекты, ориентируясь на длину световой волны, соответствующей максимальной чувствительности человеческого глаза, и какое минимальное увеличение должен при этом иметь окуляр (увеличение окуляра округлить до целых чисел)?

55. На плоскую дифракционную решетку (500 штрихов /мм) падает параллельный пучок 

света с длиной волны 400 нм. Определите угол , под которым виден максимум 

третьего порядка k = 3.

56. При прохождении монохроматического света через раствор поглощается 0,2     

 интенсивности света . Определите оптическую плотность раствора D.

57. При прохождении монохроматического света через раствор поглощается 25%  

  интенсивности света . Определите оптическую плотность раствора D.

58. На поверхность некоторого тела падает монохроматический свет интенсивностью   

200 мВт/м ². Определите интенсивность прошедшего света, если оптическая плотность тела для данной длины волны  D = 0,3.

59. Интенсивность света , прошедшего слой воздуха толщиной в 2 км, уменьшилась в 4  

  раза. Определите коэффициент поглощения.

60. При прохождении света через раствор поглощается 70 % интенсивности света.  

Определите оптическую плотность раствора D.

61. Естественный луч света, идущий в воздухе, падает на поверхность стеклянной пластины, полностью погруженной в жидкость. Отраженный от пластины луч составляет угол  102⁰ с падающим лучом. Определите показатель преломления жидкости n_ж, если отраженный луч максимально поляризован, а абсолютный показатель преломления стекла n_ст = 1,6.

62. Естественный луч света, идущий в воздухе, падает на  поверхность диэлектрика,  

показатель преломления которого n = 1,5. Определите угол между преломленным

  и отраженным лучами, если отраженный луч полностью поляризован в плоскости,

  перпендикулярной плоскости падения.

63. Естественный луч света, идущий в воздухе, падает на поверхность диэлектрика, показатель преломления которого n = 1,4. Определите угол между отраженным и падающим лучами, если отраженный луч полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.

64. Естественный луч света падает на полированную поверхность диэлектрика, показатель преломления которого n = 1,6. Определите угол между преломленным и падающим лучами, если отраженный луч полностью поляризован в плоскости перпендикулярной плоскости падения.

65. Интенсивность естественного света  после прохождения через поляризатор и анализатор составила 0,4 от интенсивности падающего света. Найдите угол  между плоскостями поляризатора и анализатора.

66. Интенсивность естественного света  после прохождения без поглощения через поляризатор и анализатор уменьшилась в 4 раза. Определите угол между плоскостями поляризатора и анализатора.

67. Во сколько раз уменьшится интенсивность  естественного света при прохождении его

через систему поляризатор - анализатор, плоскости которых лежат под углом 60⁰.

68. Интенсивность света  после прохождения через поляризатор и анализатор                       

  уменьшилась в 8 раз. Определите угол  между главными плоскостями поляризатора и  

анализатора, если на поляризатор падает естественный свет. Поглощением света 

  пренебречь.

69. Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, главные плоскости   

которых составляют между собой угол в 60 градусов. Во сколько раз уменьшится

интенсивность прошедшего света, если и поляризатор и анализатор поглощают и

отражают каждый по 20 % падающего на них света?

70. Концентрация сахара в моче определялась поляриметром. Чему равна эта концентрация, если для восстановления первоначальной (без трубки с пробой мочи) освещенности поля зрения анализатор поляриметра пришлось повернуть на угол  = 30 ⁰? Длина трубки с пробой 1,5 дм; удельное вращение раствора сахара   φ₀ = 0,653 град∙м ²∙ кг ^{- 1}.

71. При лазерной акупунктуре луч гелий-неонового лазера мощностью P = 30 мВт

сфокусировали на биологически активную точку. Лазер дал вспышку длительностью

 t = 3 мс. Определите энергию вспышки W.

72. При лазерной акупунктуре луч гелий-неонового лазера с длиной волны  = 630 нм                                     

 и мощностью P = 10 мВт сфокусировали на биологически активную точку. Лазер дал  

  вспышку длительностью t = 5 мс. Найдите число фотонов , выпущенных при этом.

73. Лазер в офтальмологической установке, работающий в импульсном режиме, потребляет мощность P = 1кВт. Число импульсов в 1с  = 150. На излучение лазера идет 0,1% потребляемой мощности P. Найдите излучаемую энергию W в одном импульсе.

74. Лазер в офтальмологической установке, работающий в импульсном режиме, потребляет мощность P = 1кВт. Длительность одного импульса t_им = 10 мкс, а число импульсов

в 1с  = 200. На излучение лазера идет 0,1% потребляемой мощности. Найдите мощность  Р одного импульса.

75. Какова пространственная протяженность  лазерного импульса с длительностью

  t = 5 пс в вакууме?

76. Для разрыва связи в некоторой фотохимической реакции требуется энергия

W = 200 кДж/моль. Какова должна быть длина волны  падающего излучения?

77. Для разрыва связи в некоторой фотохимической реакции требуется энергия

W = 500 кДж /моль. Какова должна быть частота  излучения?

78. На рисунке представлена зависимость спектральной плотности энергетической светимости  абсолютно черного тела от длины волны  излучения.

 Определите  температуру  t⁰ C, при которой снята эта зависимость.

 

79. На рисунке представлена зависимость спектральной плотности энергетической  

светимости  от  длины волны  для излучения солнца.

  Определите по этим данным температуру поверхности солнца.

 

80. На рисунке представлена зависимость спектральной плотности энергетической  

светимости  от длины волны  для излучения солнца.

Принимая радиус солнца R = 0,7_*10 ⁹ м, определите мощность P солнца.

 

81. На рисунке представлена зависимость спектральной плотности энергетической   

светимости  от длины волны  некоторой области поверхности человеческого тела.

Определите температуру t⁰ C этой области.

 

82. На рисунке представлена зависимость спектральной плотности энергетической 

светимости от длины волны  излучения абсолютно черного тела и  серого.

 

Определите, используя представленные данные, коэффициент поглощения серого тела.

 

83. Температура поверхности тела человека принимается t = 33⁰ С. Если она 

изменилась на 3 градуса, то на сколько процентов изменится энергетическая  

 светимость?

 

84. Энергетическая светимость голубой звезды больше аналогичной величины для желтой  

звезды в 81 раз. У какой звезды абсолютная температура выше и во сколько раз?