Медицинская физика

Свет представляет собой поперечные электромагнитные волны. Поляризация света – упорядочение в ориентации векторов напряженностей электрического и магнитного полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Естественный свет (солнечный, лампы накаливания) неполяризован, т. е. все направления колебаний электрического и магнитного векторов перпендикулярные световым лучам, равноправны. Существуют приспособления, называемые поляризаторами, которые обладают способностью пропускать через себя световые лучи с одним направлением колебаний электрического вектора Е, так что на выходе поляризатора свет становится плоско (линейно) поляризованным. При произвольном угле a между направлениями анализатора и поляризатора амплитуда световых колебаний, выходящих из анализатора, равна:

Ea = En cos a,

где En– амплитуда колебаний на выходе из поляризатора.

В электромагнитной волне плотность энергии (интенсивность) пропорциональна квадрату амплитуды колебаний Е, т. е. I_n —E²_n и I_a —E²_a.

На основании этого получаем:

I_a = I_n cos2 a.

Это соотношение называется законом Малюса.

Степень поляризации света (максимальная и минимальная) равна интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором.

Поляризация происходит и на границе двух изотропных диэлектриков. Если падающий свет естественный, то преломленный и отраженный лучи частично поляризованы, причем преимущественное направление колебаний электрического вектора преломленной волны лежит в плоскости падения, а отраженный – перпендикулярно ей. Степень поляризации зависит от показателя преломления второй среды относительно первой:

n₂₁ = n₂/n₁

и от угла падения а, причем при угле падения аБ, для которого tg а_Б = n₂₁ (закон Брюстера), отраженный луч поляризован практически полностью, а степень поляризации преломленного луча максимальна.

Двойным лучепреломлением называется способность некоторых веществ, в частности кристаллов, расщеплять падающий световой луч на два луча – обыкновенный (О) и необыкновенный (Е), которые распространяются в различных направлениях с различной фазовой скоростью и поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

При прохождении света через некоторые вещества, называемые оптически активными, плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча. Угол поворота f плоскости поляризации пропорционален пути I, пройденному светом в оптически активном веществе:

где а – постоянная вращения, зависящая от свойств

f = aI,

вещества и длины световой волны

55. Оптическая система глаза и некоторые ее особенности

Глаз человека является своеобразным оптическим прибором, занимающим в оптике особое место. Для медиков глаз не только орган, способный к функциональным нарушениям и заболеваниям, но и источник информации о некоторых неглазных болезнях. Остановимся кратко на строении глаза человека.

Собственно глазом является глазное яблоко, имеющее не совсем правильную шаровидную форму. Стенки глаза состоят из трех концентрически расположенных оболочек: наружной, средней и внутренней. Наружная белковая оболочка – склера – в передней части глаза превращается в прозрачную выпуклую роговую оболочку – роговицу. По оптическим свойствам роговица – наиболее сильно преломляющая часть глаза. Она является как бы окном, через которое в глаз проходят лучи света. Наружный покров роговицы переходит в конъюнктиву, прикрепленную к векам.

К склере прилегает сосудистая оболочка, внутренняя поверхность которой выстлана слоем темных пигментных клеток, препятствующих внутреннему диффузному рассеянию света в глазу. В передней части глаза сосудистая оболочка переходит в радужную, в которой имеется круглое отверстие – зрачок. Непосредственно к зрачку с внутренней стороны глаза примыкает хрусталик – прозрачное и упругое тело, подобное двояковыпуклой линзе. Диаметр хрусталика 8—10 мм, радиус кривизны передней поверхности в среднем 10 мм, задней – 6 мм. Показатель преломления вещества хрусталика несколько больше – 11,4. Строение хрусталика напоминает слоистую структуру лука, причем показатель преломления слоев неодинаков. Между роговицей и хрусталиком расположена передняя камера глаза, она заполнена влагой – жидкостью, близкой по оптическим свойствам к воде. Вся внутренняя часть глаза от хрусталика до задней стенки занята прозрачной студенистой массой, называемой стекловидным телом. Показатель преломления стекловидного тела такой же, как у водянистой влаги.

Рассмотренные выше элементы глаза в основном относятся к его светопроводящему аппарату.