Световая, ультра- и электронная микроскопия

Абсорбция света.

В 1960 г. Ламберт, а еще ранее Бугер, изучая рассеяние света, установили следующую зависимость между интенсивностью прошедшего света и толщиной среды, через которую этот свет прошел: I_п = I₀e ^{-k l},

где l - толщина поглощающего слоя, k - коэффициент поглощения, I_п - интенсивность прошедшего света, I₀ - интенсивность падающего света. Бэр показал, что коэффициент поглощения растворов пропорционален молярной концентрации растворенного вещества: k = ec.

I_п = I₀e ^{-e с l}закон Бугера-Ламберта-Бэра.

Логарифмируя это выражение: ln(I₀/I_п) = e с l

Левую часть этого уравнения называют оптической плотностью или экстинкцией (D). Отношение I_п/ I_п - называют светопропусканием. Молярный коэффициент поглощения, являющийся постоянной величиной для данного вещества, можно легко определить, если с = 1 и l = 1. Если молярный коэффициент изменяет свои значения, значит происходит изменение химических свойств системы (гидролиз, образование гидратов, ассоциация).

Металлические золи в отношении абсорбции света, так же как и в отношении светорассеяния, обнаруживают аномальное поведение. При определенных значениях длины волн и радиуса частиц абсорбция золями металлов достигает максимума.

Световой микроскоп позволяет исследовать частицы не менее 0,5 мм, его разрешающая способность: d = kl/n sin a

где d - разрешение микроскопа, l - длина волны света, а - половина угла апертуры, угла между крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор при заданном расстоянии между осветителем и объектом. k - постоянная, определяемая условиями освещения.

Отсюда возможности увеличения разрешающей способности: использование источника освещения с более короткими излучениями, использование оптики с большой численной апертурой. Чтобы увеличить апертуру пространство между объективом и объектом заполняют средой с большим коэффициентом преломления (кедровое масло). Применение ультрафиолетового света позволяет снизить разрешение до 100 нм.

Освещение в проходящем свете используется при рассмотрении тонких объектов, которые должны быть окрашены, или отличаться по показателюпреломления среды. Но лучше использовать микроскопию с падающим светом. Это единственный метод для исследования непрозрачных объектов. Боковое освещение является особенностью ультрамикроскопических методов, основанных на рассеянии света. При этом сплошная апалесценция, видимая невооруженным взглядом, разрешается в отблески отдельных частиц. Каждый отблеск соответствует сечению светового пучка волн, рассеянных одной частицей под разными углами. Это сечение доступно для микроскопической регистрации. На темном фоне мы наблюдаем светящиеся отблески отдельных частиц. Косвенным путем при этом могут быть определены параметры частицы. Применение ультрамикроскопии позволяет наблюдать частицы до 3 нм, т.е.отодвигает границу видимости почти на два порядка.

Еще более высокой разрешающей способностью обладают электронные микроскопы, в которых пучок электронов, проходящих через объект, фокусируется посредством электромагнитных полей. Увеличенное изображение проецируется на светящийся экран или фотографируется. Как известно дли волны электрона обратно пропорциональна его скорости и его массе: l = h/mu

Сильные электрические поля ускоряют электроны до скоростей соответствующих l = 10^-8 - 10-⁹ см. Т.о разрешающая способность таких микроскопов позволяет наблюдать за молекулами и в принципе безгранична.

Применение электронной микроскопи ограничено тем, что объект должен находится в твердом состоянии и в исключительно тонком слое.

Дата добавления: 2014-01-07