Ультрамикроскоп. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ультрамикроскоп - оптич. прибор для обнаружения мельчайших (коллоидных) частиц, размеры к-рых меньше предела разрешения (см. Разрешающая способность оптических приборов) обычных световых микроскопов .Возможность обнаружения таких частиц с помощью У. обусловлена дифракцией света на них. При сильном боковом освещении каждая частица в У. отмечается наблюдателем как яркая точка (светящееся дифракц. пятно) на тёмном фоне. Вследствие дифракции на мельчайших частицах рассеивается очень мало света, поэтому в У. применяют, как правило, сильные источники света. В зависимости от интенсивности освещения, длины световой волны, разности показателей преломления частицы и среды можно обнаружить частицы размерами от 20-50 нм до 1-5 мкм. По дифракц. пятнам нельзя определить истинные размеры, форму и структуру частиц: У. не даёт оптич. изображений исследуемых объектов. Однако, используя У., можно установить наличие и численную концентрацию частиц, изучать их движение, а также рассчитать ср. размер частиц, если известны их весовая концентрация и плотность.

У. создали Г. Зидентопф (H. Siedentopf) и P. Зигмонди (R. Zsigmondy) в 1903. В предложенной ими схеме щ е л ев о г о У. (рис., а)исследуемая система неподвижна. Кювета 5 с исследуемым объектом освещается источником света 1 (2-конденсор; 4 - осветит. объектив) через узкую прямоуг. щель 3, изображение к-рой проецируется в зону наблюдения. В окуляр наблюдат. микроскопа 6 видны светящиеся точки частиц, находящихся в плоскости изображения щели. Выше и ниже освещённой зоны присутствие частиц не обнаруживается.

Принципиальные схемы щелевого (а)и поточного (б) ультрамикроскопов.

В п о т о ч н о м У. (рис., б), разработанном Б. В. Деряги-ным и Г. Я. Власенко в 1940-50-х гг., изучаемые частицы движутся по трубке навстречу глазу наблюдателя. Пересекая зону освещения, они регистрируются как яркие вспышки визуально или с помощью фотометрич. устройства. Регулируя яркость освещения наблюдаемых частиц подвижным клином фотометрическим (7), можно выделять для регистрации частицы, размер к-рых превышает заданный предел. С помощью совр. поточного У. с лазерным источником света и оптико-электронной системой регистрации частиц определяют концентрацию частиц в аэрозолях в пределах от 1 до 10⁹ частиц в 1 см³, а также находят функции распределения частиц по размерам.

У. применяют при исследовании дисперсных систем, для контроля чистоты атм. воздуха, воды, степени загрязнения оптически прозрачных сред посторонними включениями.

Литература по ультрамикроскопам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.