4. Что такое аккомодация глаза и благодаря чему она осуществляется? Запишите формулу тонкой линзы и поясните смысл входящих в неё величин.

Аккомодация – способность глаза четко видеть предметы, находящиеся от него на различных расстояниях. Осуществляется за счёт изменения кривизны хрусталика. Изображение предмета на сетчатке будет четким, если выполняется условие аккомодации (формула тонкой линзы): 1/f+1/d=1/F, где d - расстояние от предмета до центра хрусталики, f=17мм – расстояние от центра хрусталика до сетчатки, F – фокусное расстояние глаза (неизменно для фотоаппаратов). Ближняя и дальняя точки аккомодации (четкого видения) – границы расположения предмета, в пределах которых глаз может его отчётливо видеть. Нормальный глаз аккомодирован на бесконечно удалённые предметы, ближняя точка аккомодации 10-12 см (утомляется мышца деформирующая хрусталик). Расстояние наилучшего зрения – оптимальное расстояние при рассматривании предметов, чтении – 25см.

Оптическая сила глаза D=1/F [дптр]. Изменение кривизны хрусталика и связанный с ней диапазон аккомодации может происходить только в определённых пределах и зависит от возраста.

Диапазон аккомодации – max изменение оптической силы глаза. D=1/L_бл-1/L_дал. Самый широкий в детстве – 14дптр, с возрастом хрусталик теряет упругость D=2дптр. Развивается старческое зрение – пресбиопия.

5. В мед. аппарате используется импульсный ток с длительностью импульса t=20мс и скважностью Q=10. Чему равна частота этого тока?

Q=T/t_u, v=1/T. v=1/20*10^-3*10=5Гц. Ответ: 5Гц.

6. Укажите причины, по которым радиационное загрязнение среды радиоактивным цезием ¹³⁷Cs обнаруживается намного проще чем стронцием ⁹⁰Sr?

Распад радиоактивного ¹³⁷₅₅Cs сопровождается испусканием y-квантов с энергией 0,66МэВ и max энергией электронов 1,18МэВ: ¹³⁷₅₅Cs=¹³⁷₅₆Ва+ ⁰_-1β+y+⁰₀ṽ. Период полураспада 30 лет.

Распад радиоактивного стронция ⁹⁰₃₈Sr=⁹⁰₃₉Y+ ⁰_-1β+⁰₀ṽ не сопровождается испусканием y-квантов, поэтому этот изотоп гораздо сложнее обнаружить.

Радиационное заражение среды радионуклидами, распадающимися с испускание y-квантов, обнаруживается проще, т.к. у-излучение имеет высокую проникающую способность, распространяется в воздухе на сотни метров и легко улавливается приборами.

Билет 4

1. Чем определяется поляризация электромагнитных волн? Укажите ее основные виды, степень поляризации. Опишите основные методы получения линейного поляризованного света.

В электромагнитной волне векторы напряженности электрического поля Е, индукции магнитного поля В и вектор скорости волны vобразуют взаимно перпендикулярную правую тройку векторов.

Плоскость наблюдения – плоскость, перпендикулярная направлению распространения волны, при этом свет должен распространяться к наблюдателю. Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблется световой вектор. Поляризация электромагнитной волны зависит от поведения её электрического и магнитного полей в пространстве при распространении волны и определяется видом той кривой, которую описывает электрический вектор волны за один период колебания в плоскости наблюдения.

Линейная (плоская) поляризация – проекция вектора Е на плоскость наблюдения имеет вид отрезка.

Круговая (циркулярная) поляризация – вектор Е за один период волны делает полный оборот вокруг направления распространения волны, длина постоянная. Вращение по часовой стрелке – правая круговая, против – левая круговая. Эллиптическая - вектор Е за один период волны делает полный оборот вокруг направления распространения волны, длина изменяется таким образом, что образует эллипс.

Естественный свет – свет, испускаемый обычными источниками – солнце, пламя, лампочка- неполяризованный. Его можно рассматривать как совокупность множества линейно поляризованных волн с одинаковыми амплитудами и всеми возможными ориентациями вектора Е в плоскости наблюдения.

Частично поляризованный свет можно рассматривать как совокупность линейно поляризованного и естественного света или как совокупность множества линейно поляризованных волн с различными направлениями вектора Е, амплитуда которого неодинакова в различных направлениях – эллипс.

Степень поляризации р – параметр, позволяющий провести кол-венное описание частично поляризованного света, который может принимать значения от 0 до 1.

р=(I_max-I_min)/(I_max+I_min)= 0 – естественный свет(неполяризованный), I_max=I_min; 1-линейно поляризованный свет, I_min=0; <1- частично поляризованный свет.

Методы получения поляризованного света:

Поляризация света при отражении от диэлектрика (стопка пластинок). Если световой вектор Е параллелен плоскости падения, изображается чертой. Если падающий свет не поляризован, то отраженная и преломлённая волны будут частично поляризованы. Степень их поляризации будет зависеть от угла падения α_БР (угол полной поляризации). tg α_БР=n₂/n_1. Возрастает с увеличением угла Брюстера.

Изотропные среды –среды, св-ва которых одинаковы по всем направлениям, анизотропные – среды, св-ва которых не одинаковы в различных направлениях.

Оптическая анизотропия характерна для кристаллов. В них всегда есть одно или два направления, в которых скорость света одинакова для волн любой поляризации – оптические оси (одноосные или двуосные).Главная плоскость кристалла- плоскость, содержащая оптическую ось кристалла и световой луч, распространяющийся в нём. Плоскополяризованная волна – обыкновенная, если скорость ее распространения одинакова во всех направлениях, показатель преломления n₀=c/v₀. У обыкновенной волны плоскость колебаний электрического вектора всегда перпендикулярна главной плоскости кристалла. Необыкновенная, если скорость распространения различна в разных направлениях, n_е=c/v_е. Плоскость колебаний электрического вектора Е всегда ll главной плоскости кристалла.

Явление двулучепреломления. Если на кристалл под углом α падает естественный свет, то возникают два преломлённых луча. Углы преломления обыкновенной и необыкновенной волн будут разными из-за разных значений показателя преломлений: sinβ₀=sinα/n₀; sinβ_е=sinα/n_е. Широко используется для создания прозрачных поляризационных призм, основная задача который состоит в том, чтобы пропустить через кристалл только одну из линейно поляризованных вон и не пропустить другую.

Призма Николя из кристалла исландского шпата, n₀-n_е=0,017. Призма распиливается, полируется и склеивается канадским бальзамом. Обыкновенный луч падает на склейку (n₀>n_б) и полностью отражается, а затем поглощается черной краской. Необыкновенный луч падает на склейку из оптически менее плотной среды в наиболее плотную (n_е<n_б) и почти полностью проходит через склейку.

Дихроизм поглощения – зависимость показатель поглощения среды от поляризации волны. В поглощающих средах интенсивность света уменьшается по закону Бугера: I=I₀e^-kx. Показатели поглощения для обыкновенной и необыкновенной различны: k₀≠k_e. Можно подобрать такую толщину кристалла Х, что одна из этих волн практически полностью поглотится кристаллом, а другая выйдет из него. Природные кристаллы – турмалин толщиной 1мм, искусственно выращиваемый – герапатит 0,1мм – они являются поляроидами.

2. В чём сущность метода дефибрилляции сердца? Укажите примерное значение параметров используемых при этом электрических импульсов.

Дефибрилляция – воздействие на сердце мощным одиночным импульсом тока длительностью t_и=2-5мс,применяется либо при остановке сердца, либо при нерегулируемой аритмии. Один электрод под лопатку, другой на грудь. Напряжение 5-7 кВ, сила тока – 1А. На обнаженном сердце напряжение 1,5-2,5кВ. Мощный кратковременный импульс вызывает одновременное сокращение мышц миокарда.

3. Объясните образование спектров характеристического рентгеновского излучения.

При высоких напряжениях на рентгеновской трубке на фоне сплошного спектра тормозного рентгеновского излучения появляются узкие линии, которые соответствуют характеристическому излучению. Оно возникает из-за выбивания электронов из внутренних оболочек атомов (эффект Оже). Спектр характеристического излучения состоит из отдельных групп узких линий, образующих спектральный R-серии, которые соответствуют переходам электронов с верхних слоёв на одну и ту же внутреннюю оболочку атомов. Оболочки: K,L,M,N. Частоты v линий характеристического излучения зависят от порядкового номера элемента Z по закону Мозли: v=А(Z-B), где А и В постоянные, зависящие от вида R-серии. Характеристические спектры атомов не зависят от хим. Окружения и всегда одинаковы для данного вида атомов. На этом основан рентгеновский спектральный анализ – по измеренным частотам излучения образца определяют его элементный состав на основании соотношения.