Иммерсионный метод (от лат. immersio – погружение) – метод определения показателя преломления n мелких зёрен (несколько мкм) твёрдых тел под микроскопом. Зёрна исследуемого вещества погружают в нанесённые на предметное стекло капли различных жидкостей с известным n. Наблюдая под микроскопом эти препараты, подбирают жидкость, наиболее близкую по n к данному веществу. Для сравнения n твердого вещества и жидкости пользуются методом Бекке, косым освещением или методом двойного диафрагмирования. В последнем методе в световой пучок вводят два экрана с прямолинейным краем (диафрагмы); один из экранов помещается под препаратом, другой – над объективом микроскопа. При этом видимые в микроскоп осколки твёрдого вещества кажутся как бы односторонне освещёнными; положение их светлых и тёмных краёв зависит от соотношения n твёрдого вещества и жидкости. Необходимое для измерений равенство этих n достигается применением монохроматического света с различными длинами волн и отмечается по исчезновению одностороннего освещения или полоски Бекке. Использование одной только диафрагмы (верхней или нижней) даёт косое освещение, вызывающее такой же эффект, как диафрагмирование, но не во всём поло зрения одновременно.

Иммерсионная система – объектив микроскопа, у которого пространство между объективом (или покровным стеклом) и наружной поверхностью фронтальной (первой) линзы заполнено прозрачной, т. н. иммерсионной жидкостью, показатель преломления которой n>1. В качестве иммерсионных жидкостей применяют кедровое или минеральное масло (показатель преломления 1,515); водный раствор глицерина (1,434); воду (1,333): монобромнафталин (1,656); вазелиновое масло (1,503); йодистый метилен (1,741). Оптические характеристики иммерсионной жидкости (показатель преломления и дисперсия) входят в расчёт иммерсионных систем, поэтому иммерсионные системы можно применять только с той жидкостью, на которую система рассчитана. В противном случае резко ухудшится качество изображения. Использование иммерсионной жидкости повышает числовую апертуру объектива и как следствие – разрешающую способность микроскопа. Числовая апертура А = n·sinu, где n – показатель преломления среды между покровным стеклом и наружной поверхностью линзы, u – половина угла между крайними лучами, входящими в объектив. У «сухой» системы средой между покровным стеклом и наружной поверхностью линзы имеется воздух (n=1), поэтому A ≤ i. "Сухая" система не может иметь A>1, у масляных иммерсионных систем А достигает 1,3 у монобромнафталиновой – 1,6. В иммерсионных системах уменьшается рассеяние света и тем самым увеличивается контраст изображения. Это особенно важно при исследовании слабо отражающих объектов. Кроме повышения апертуры использование иммерсионных систем уменьшает засветку изображения, вызываемую светом, отражённым от наружной поверхности фронтальной линзы объектива или от поверхности прозрачной пленки, покрывающей изучаемый объект при наблюдении в отражённом свете.

 

 

Иммерсионные системы позволяют исследовать объекты, находящиеся на разной глубине в иммерсионной жидкости, путём погружения в неё объектива. Например, с объективом, рассчитанным на водную иммерсию, можно наблюдать микроорганизмы в воде.

Иммерсионные системы применяются в медицине. Поиск альтернативных методов коррекции отёчного синдрома и гиповолемии при преэклампсии привел к разработке метода водно-иммерсионной компрессии.

Принципы иммерсионных систем положены в основу метода иммерсионной фотолитографии. Основным отличием технологии является тот факт, что между проекционной системой и кремниевой пластиной помещается слой жидкости с коэффициентом преломления большим, нежели у газовой смеси. Зачастую для этих целей используется обыкновенная очищенная вода. На экспериментальной установке иммерсионной фотолитографии с традиционным лазером с длиной волны 193 нм им впервые удалось изготовить на кремниевом чипе высококачественную решетку из линий с шагом всего 29,9 нм. Это значение всего на семь процентов меньше, чем считавшиеся ранее предельными 32 нм. Но оно способно дать полупроводниковой индустрии по крайней мере семь лет "передышки", прежде чем потребуются радикальные изменения в технологии производства чипов.

 

Оптическая система глаза – система иммерсионная: свет, пройдя через роговицу и хрусталик, строит изображение в среде с показателем преломления n', отличающимся от единицы. Поэтому для глаза переднее фокусное расстояние f отличается от заднего f ' не только по знаку, но и по абсолютному значению, вследствие формулы

ƒ`/ƒ = –n/n (1),

где n = 1, n' = 1,336.

В глазу несколько преломляющих поверхностей, форма каждой из них отличается от сферической, а центры их не лежат на одной прямой (система нецентрирована). Все это чрезвычайно затрудняет изучение и описание глаза. Однако для практических расчетов вполне пригодно приближенное описание, в котором поверхности приняты за сферические, а некоторая линия выбрана так, что центры всех сфер лежат на ней, и эту линию принимаем за оптическую ось. Линия, проведенная от фиксируемой глазом точки в центр фовеолы, называется зрительной линией. С оптической осью глаза она составляет угол примерно от 4° до 8° в норме. На основании измерения параметров многих реальных глаз и вычисления их средних значений можно составить представление о некотором «среднем» глазе. Упрощенная модель оптической системы глаза, представляющая собой центрированную оптическую систему и соответствующая средним, найденным опытным путем значениям, называется схематическим глазом. Хотя схема глаза по Гульстранду построена приближенно, с ее помощью можно производить расчеты с точностью, вполне достаточной для практических целей. В качестве примера рассмотрим построение изображения предмета на сетчатке и рассчитаем его размеры.

Пусть предмет, высота которого у, находится на расстоянии l от глаза (Рисунок 1). Будем считать, что по абсолютному значению l >> f и что, следовательно, при покое аккомодации изображение предмета будет сфокусировано на сетчатке.

Построение изображения предмета на сетчатке глаза производится по правилам геометрической оптики: луч света от точки В, направленный через переднюю узловую точку глаза N, пройдет через заднюю узловую точку N' параллельно первоначальному направлению. Точка же предмета А изобразится на сетчатке в точке А'.

Размер изображения у' = –αl', а отрезок l' находится как разность между длиной глаза dSQ и расстоянием от вершины роговицы до задней узловой точки (соответственно равными, по Гульстранду, 24 мм и 7,332 мм):

l` = 24 – 7,332 = 16,668 (2)

Линейное увеличение β, равное отношению у' к у, принимает вид:

β = y/y` = αl`/ αl = l`/ l (3)

Линейное увеличение отрицательно, т.е. на сетчатке глаза получается обратное уменьшенное изображение предметов. Неудобство построений и расчетов, аналогичных тем, которые приведены выше, связано с наличием двух узловых точек в схеме Гульстранда, расстояние между которыми очень мало: всего 0,254 мм. В целях дальнейшего упрощения расчетов была предложена еще более простая модель глаза, так называемый приведенный, редуцированный глаз.

Водно-иммерсионная компрессия отёчных тканей приводит к увеличению гидростатического давления в интерстиции. Даже при выраженных отёках у беременных гидростатическое давление во внесосудистом пространстве составляет всего 0,7 мм рт.ст. Следовательно, для того, чтобы создать обратный градиент, способный вытолкнуть жидкость из внесосудистого пространства, уже достаточно водного столба высотой, превышающей 1 см (10 мм вод.ст. со ответствует 0,735 мм рт.ст.). В этих условиях создавшийся градиент приводит к увеличению резорбционных сил Старлинга в венозной части капилляра и аутотрансфузии жидкости из внесосудистого пространства в сосудистое русло.

Увеличение объёма циркулирующей крови сопровождается аутогемодилюцией и происходит за счет притока жидкости, ранее секвестрированной во внесосудистом пространстве. Вероятно, аутогемодилюция, связанная с ВИК, сопровождается обратным поступлением белков, секвестрированных в интерстициальном пространстве. Дегидратационному эффекту подвергается не только интерстициальное пространство, но и сами клетки периферических тканей. Механизм клеточной дегидратации до конца не ясен, но он достаточно точно подтверждается при исследовании влияния погружения в воду на ионный состав внутри- и внеклеточной жидкости.