Цикл IV. Физические методы исследования свойств вещества.

Цикл IV. Физические методы исследования
свойств вещества.
Занятие 1.Тема: «СПЕКТРОФОТОМЕТР И ЕГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ»
Контрольные вопросы к работе №12:
(изучить и законспектировать к семинарскому занятию)
1. Энергетические уровни в атомах. Энергетические уровни
молекул: электронные, колебательные, вращательные.
2. Диапазон электромагнитных излучений атомов и молекул.
Вращательные, колебательно-вращательные и электронноколебательно-вращательные спектры.
3. Спектр излучения и спектр поглощения. Правило Стокса.
Спектры поглощения биомакромолекул.
4. Вывод закона Бугера-Ламберта-Бера. График. Объяснить
физический смысл всех входящих величин.
5. Что такое коэффициент пропускания образца? Что такое
оптическая плотность образца? Как связаны между собой их
значения? Указать размерность величин, входящих в формулы
для коэффициента пропускания и оптической плотности.
6. Объяснить назначение спектрофотометра и отдельных его
блоков.
7. Использование спектрального анализа для качественного и
количественного исследования вещества.
1. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К. Физика и биофизика.
ГЭОТАР-Медиа.2010.
2. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В.
Физика и биофизика. Практикум. ГЭОТАР-Медиа.2008.
Домашнее задание № 1 (выполняется после семинарского занятия
по теме «СПЕКТРОФОТОМЕТР И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ»
I. Решить задачи:
1. При
регистрации
спектра
поглощения
эозина
на
спектрофотометре СФ-26 максимум оптической плотности
Dmax=1,2 находился на длине волны λ=510нм. Концентрация
эозина увеличилась в 5 раз. Как в этом случае изменилась
оптическая плотность и длина волны максимума поглощения?
2. Интенсивность света I0 при последовательном прохождении двух
слоев одинаковой толщины различных веществ с показателями
поглощения соответственно α1=10м-1 и α2=5м-1 уменьшилась
почти до нуля. Схематически изобразите процесс изменения
интенсивности света вследствие поглощения света на графике
I=I(L).
3. В результате двух квантовых переходов атом испустил кванты в
УФ и в видимом диапазонах. Обозначьте соответствующие
квантовые переходы на диаграмме энергетических уровней и
изобразите соответствующие спектральные линии в спектре
излучения атома I=I(λ).
Е3
Iλ
Е2
Е1
4. На спектрофотометре СФ-26 для некоторой аминокислоты были
получены следующие значения коэффициента пропускания:
=0,25 (на =260нм), =0,2 (на =280нм), =0,33 (на =300нм).
Постройте спектр поглощения этого вещества.
5. Оптическая плотность раствора, содержащего вещество с
молярной массой М=423 в концентрации с=32мкг/ мл, составляет
0,27 на длине волны 540нм в односантиметровой кювете. Найти
молярную концентрацию С[моль/л] и молярный коэффициент
поглощения, если С[моль/л] =10-3·с[мкг/мл]/М.
6. Показатель поглощения плазмы крови равен 0,836 см-1. Какая
толщина слоя плазмы крови уменьшает интенсивность
падающего излучения в e (e2,7) раз? Каков физический смысл
показателя поглощения?
7. Имеется система двух последовательно расположенных кювет с
растворами, оптическая плотность которых равна D1 и D2.
Найдите общую оптическую плотность.
II. Самоподготовка: Ответить письменно на контрольные вопросы
к следующему семинарскому занятию на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ В РАСТВОРЕ С ПОМОЩЬЮ
РЕФРАКТРОМЕТРА»

Занятие 2.Тема: «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ
ВЕЩЕСТВ В РАСТВОРЕ С ПОМОЩЬЮ
РЕФРАКТРОМЕТРА»
Контрольные вопросы к работе №13:
(изучить и законспектировать к семинарскому занятию)
1. Законы отражения и преломления света. Нарисуйте ход лучей
при переходе света из оптически более плотной в менее плотную
среду и наоборот. Укажите предельный угол полного
внутреннего отражения и предельный угол преломления.
2. При каких условиях происходит полное внутреннее отражение
света?
3. Каким образом, и с какой точностью можно определить
показатель преломления вещества с помощью рефрактометра,
используемого в данной работе?
4. Как проградуировать рефрактометр по известным концентрациям
раствора? Что такое градуировочный график?
5. Физические принципы, лежащие в основе эндоскопии.
Литература:
1. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В. Физика
и биофизика. ГЭОТАР-Медиа.2007.
2. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В. Физика
и биофизика. Практикум. ГЭОТАР-Медиа.2008.
Домашнее задание № 2 (выполняется после семинарского занятия
по теме «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ В
РАСТВОРЕ С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТРОМЕТРА»
I. Решить задачи:
1) В каком случае угол преломления равен углу падения?
2) Нарисуйте луч света, идущий из некоторой точки внутри воды в
газ наблюдателя, находящегося в воздухе.
3) Чем отличается явление отражения света от явления полного
внутреннего отражения?
4) Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого
вещества =30. Найти показатель преломления для этого
вещества.
II. Самоподготовка: Ответить письменно на контрольные вопросы
к
следующему
семинарскому
занятию
на
тему
«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЯРИМЕТРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КОНЦЕНТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ»
Занятие 3.Тема: «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЯРИМЕТРА ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИ
АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ»
Контрольные вопросы к работе №14:
(изучить и законспектировать к семинарскому занятию)
1. График электромагнитной волны. Поляризация
электромагнитной волны.
2. Естественный и линейно поляризованный свет. В чём состоят их
отличия?
3. Поляризатор, анализатор; главные плоскости анализатора и
поляризатора. Закон Малюса.
4. Оптически активные вещества. Право- и левовращающие
вещества.
5. Формула для угла поворота плоскости поляризации оптически
активным веществом. Объяснить значение всех входящих в нее
обозначений, назвать единицы измерения всех входящих
величин.
6. Устройство поляриметра. Нарисовать ход лучей в приборе,
объяснить назначение всех элементов схемы.
7. Использование поляриметрии в медицинских, биофизических и
биохимических исследованиях.
Литература:
1. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К. Физика и биофизика.
ГЭОТАР-Медиа.2010.
2. Антонов В.Ф., Черныш А.М., Козлова Е.К., Коржуев А.В. Физика
и биофизика. Практикум. ГЭОТАР-Медиа.2008.
Домашнее задание № 3 (выполняется после семинарского занятия
по
теме
«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПОЛЯРИМЕТРА
ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ»
I. Решить задачи:
1) Чему равен угол  между главными плоскостями поляризатора и
анализатора,
если
интенсивность
естественного
света,
прошедшего через поляризатор и анализатор, уменьшилась в 4
раза?
2) Определить удельное вращение [0] для раствора сахара, если
при прохождении света через кювету с раствором угол поворота
плоскости поляризации равен =22. Длина кюветы – 10 см.
Концентрация раствора C=0,33 г/см3.
3) Раствор сахара, налитый в кювету длиной 20см, поворачивает
плоскость поляризации света (=500нм) на угол =30. Найти
концентрацию сахара в растворе, если удельное вращение сахара
на этой длине волны [0] = 6,67 град см2/г.
II. Самоподготовка: Подготовиться к коллоквиуму по физике.