РЕЗНИКОВ И. И. ЛЕКЦИЯ ОПТИКА

РЕЗНИКОВ И. И. ЛЕКЦИЯ ОПТИКА

План лекции 1. Значение оптических методов диагностики и лечения 2. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Законы отражения и преломления света. Полное отражение света. 3. Волоконная оптика и ее использование в медицине 4. Использование волоконной оптики в медицине.

1. Значение оптических методов диагностики и лечения Оптика — раздел физики, в котором рассматриваются закономерности излучения, поглощения и распространения света Оптические методы важные при исследовании биологических объектов: микроскопия, спектрометрия, рефрактометрия, поляриметрия, колориметрия. Врачам важно знать физические основы использования теплового излучения для диагностики заболевания (термография), устройство аппаратуры светолечения и др.

2. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Законы отражения и преломления света. Полное отражение света.

Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики Геометрическая (лучевая) оптика — раздел, в котором изучают законы распространения света на основании представления о световом луче как линии, вдоль которой распространяется энергия световой волны. Геометрическая оптика есть предельный случай волновой оптики при стремлении длины волны к нулю.

Законы отражения и преломления света При рассмотрении данных законов предполагается зеркальная плоскость границы раздела двух сред

1. Луч падающий, отражённый, преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости: n 1 ˂ n 2

2. Угол отражения луча равен углу падения: α = α

3. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данной частоты света есть величина постоянная, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой:

Полное (внутреннее) отражение света. Полным отражением от границы раздела двух сред называется такое отражение при котором энергия волны полностью сохраняется. Угол падения луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, при котором наступает полное отражение света, называется предельным углом полного (внутреннего) отражения βпр. При всех углах падения, равных и больших βпр, происходит полное отражение света.

Величина предельного угла находится из соотношения sin βпр = n 1/n 2 Если n 1 = 1 (вакуум), то sin βпр = 1/n 2

3. Волоконная оптика и ее использование в медицине Волоконной оптикой называют раздел оптики, в котором рассматривают передачу света и изображения по световодам Волоконно-оптические элементы, способные передавать свет по каналам, называются световодами

Элемент оптического волокна

Волоконная оптика основана на явлении полного внутреннего отражения

Для передачи больших световых потоков, изображения и сохранения гибкости светопроводящей системы отдельные волокна собираются в пучки

4. Использование волоконной оптики в медицине. В медицине световоды используют для решения двух задач: 1. передачи световой энергии, (для освещения холодным светом внутренних полостей), 2. передачи изображения.

Эндоскоп — специальный прибор для осмотра внутренних полостей (желудок, прямая кишка и др. ) волоконный гастроскоп

Гастроскоп двухканальный