Лазерное излучение. Оценка размера эритроцита с помощью лазера: Учебно-методическая разработка лабораторной работы по курсу "Медицинская и биологическая физика", страница 7

Рабочая формула (1) получена из условия , а так как угол дифракции φ мал, то можно записать .

6.  Результаты вычислений и измерений запишите в таблицу 2.

Таблица 2.

Порядок максимумов m	Расстояние от нулевого максимума до m–го порядка максимума и -m-го, мм		Среднее расстояние , мм	Длина волны λ, нм
0	, мм	, мм
	=	=
	, мм	, мм

Часть 2. Изучение явления дифракции лазерного излучения на круглом диске. Определение размера эритроцита.

Дифракция на эритроцитах в мазке крови. Нормальный эритроцит по своей форме похож на двояковогнутую линзу со средней толщиной около 2 мкм и диаметром около 8,5 мкм. В мазке крови на стекле он лежит как плоский диск. Дифракционная картина эритроцита имеет вид чередующихся светлых и темных концентрических колец с ярким пятном – нулевым максимумом в центре. Характер распределения интенсивностей вдоль диаметра этих колец представлен на рис. 16.

	I

 

Рис. 16

Если число эритроцитов в мазке велико, и они расположены случайным образом друг относительно друга, то картина не изменяется.

Ход работы

1. Установите на штативе вместо дифракционной решетки стекло с мазком крови. Перемещая образец в плоскости, перпендикулярной лазерному лучу, найдите место на краю мазка, для которого на экране получается наиболее четкая дифракционная картина из светлых и темных колец – чередующихся максимумов и минимумов различных порядков.

2. Экран расположите таким образом, чтобы центральный максимум совпадал с началом координат и отметьте на координатных осях середину 1-го темного кольца. Радиус кольца измерьте трижды в разных направлениях, и результаты измерений запишите в таблицу 3. Экспериментально точнее измерять не радиус яркого кольца, а радиус  r темного кольца (1-го минимума). Как показывают результаты точного решения, соответствующий ему угол дифракции определяется по формуле: , где D – диаметр эритроцита. Синус соответствующего угла дифракции вычисляется по формуле: , где l– расстояние от образца до экрана.

3. Вычислите средний радиус темного кольца и затем определите средний диаметр эритроцита по формуле:

где λ – длина волны лазерного излучения, определенная в задании 1. Результаты вычислений запишите в таблицу 3.

4. Оцените погрешности при определении размера эритроцита.

1. N=3 – число измерений

2.                             

=4,3 – коэффициент Стьюдента

3.                     

4. , мкм

Таблица 3.

N	, мм	, мм	, мкм	, мм	, мм2	, мм	, мм		, мкм	, мкм
1.
2.
3.

Выводы:                                                                                                     

 

Контрольные вопросы преподавателя:

1. Понятие дифракции света.

2. Объясните, какому условию удовлетворяет угол φ, под которым наблюдаются главные максимумы при дифракции на решетке.

3. Объясните, как вычислить длину волны λ лазерного излучения.

4. Объясните, как вычислить угол дифракции φ.

5. Объясните возможность явления дифракции лазерного излучения на круглом диске (эритроците).

6. Объясните, как вычислить диаметр эритроцита.

Работа  студента________________________________________

№  группы______________________________________________

Факультет______________________________________________

Дата____________________________________________________

Зачтено_________________________________________________