Νέα Οπτικά Μικροσκόπια Αντίθεση εικόνας (contrast) Αντίθεση πλάτους Αντίθεση φάσης Αντίθεση εικόνας =100 x (Ι υποβ -Ι δειγμα )/ Ι υποβ
Μικροσκοπία φθορισμού (Χρησιμοποιεί φθορίζουσες χρωστικές για το δείγμα)
Φθορισμός Φωσφορισμός
Μικροσκοπία αντίθεσης φάσης (Χρησιμοποιεί την μετατόπιση φάσης του φωτός που περνα από το δειγμα για να αυξησει το contrast) Η συνολικη διαφορα φασης μεταξυ μη εκτρεπωμενης και περιθλωμενης από το δειγμα ακτινοβολιας προκαλει διακυμανσεις της εντασης στο ειδωλο
Μικροσκοπία αντίθεσης διαφορικής συμβολής (Χρησιμοποιεί την σχετική μετατόπιση φάσης του φωτός δυο ακτίνων που περνούν από το δείγμα για να αυξήσει το contrast)
Συνεστιακή Μικροσκοπία σάρωσης λέιζερ (Χρησιμοποιεί ακτινα λειζερ που εστιαζεται σε καποιο σημειο του δειγματος και μετα σαρωνει ολο το δειγμα)
Επαλληλία κυμάτων Δφ=0 Δφ=180
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ
Φράγματα περίθλασης (χρησιμοποιούνται σαν αναλυτές φάσματος)
Σκέδαση Fraunhofer από κυκλικό διάφραγμα Πρότυπα σκέδασης (diffraction patterns) που προκύπτουν από ακτίνες που συναντούν ένα διάφραγμα και είναι παράλληλες μεταξύ τους, ονομάζονται πρότυπα Fraunhofer. Η σκέδαση Fraunhofer είναι υπεύθυνη για τη διακριτική ικανότητα των φακών. Διακριτική ικανότητα ενός φακού είναι η ελαχίστη απόσταση δύο σημείων, ώστε αυτά να ειναι διακριτά από τον παρατηρητή, μέσω του φακού. Ένα διάφραγμα διαμέτρου d παράγει επάνω σε ένα παράλληλο πέτασμα το πρότυπο σκέδασης της επόμενης εικόνας, με την προϋπόθεση ότι η φωτεινή πηγή είναι σημειακή και το κύμα που παράγεται απ αυτή είναι επίπεδο (παράλληλη δέσμη ακτίνων). Η γωνία θ με την οποία το κέντρο του διαφράγματος, με διάμετρο D, βλέπει την ακτίνα του πρώτου σκοτεινού κυκλικού κροσού, βρίσκεται από τη σχέση: sinθ = 1.22(λ/D). Επειδή η γωνία θ είναι πολύ μικρή, η προηγούμενη σχέση παίρνει τη μορφή: Από αυτή τη σχέση, φαίνεται ότι όσο μικρότερη είναι η διάμετρος του διαφράγματος, τόσο μεγαλύτερη είναι γωνία θ υπό την οποία φαίνεται απ αυτό η ακτίνα του πρώτου σκοτεινού κροσού, δηλαδή, τόσο μεγαλύτερη κυκλική επιφάνεια καταλαμβάνει επάνω στο διάφραγμα ο κεντρικός φωτεινός κροσός.
Ένας φακός ενός οπτικού-μεγεθυντικού συστήματος παρατήρησης, όπως είναι π.χ. το μικροσκόπιο, που χρησιμοποιείται για να προσφέρει υψηλή διακριτική ικανότητα στον χρήστη, είναι ένα διάφραγμα διαμέτρου D, που κατασκευάζει τα είδωλα δύο ασύμφωνων σημειακών πηγών, που απέχουν μεταξύ τους γωνιακή απόσταση α. Η διάκριση των σημειακών ειδώλων για να είναι εφικτή, πρέπει η γωνιακή απόσταση μεταξύ των δύο κέντρων των δύο κύριων φωτεινών κυκλικών κροσών, να είναι μεγαλύτερη ή ίση της γωνιακής απόστασης της ακτίνας του πρώτου σκοτεινού κροσού. Η προηγούμενη πρόταση, που εκφράζεται ποσοτικά με τη σχέση: ονομάζεται κριτίριο Rayleigh για τη διακριτική ικανότητα. Στο Σχήμα φαίνεται η διάκριση των δύο σημειακών ειδώλων για γωνιακή απόσταση μεγαλύτερη και ίση του κριτιρίου Rayleigh, αντίστοιχα. Είναι προφανές πως η διακριτική ικανότητα ενός οπτικού συστήματος είναι τόσο μεγαλύτερη (δηλαδή, η γωνία α κ μικραίνει) όσο ποιό μικρό είναι το μήκος κύματος, λ, της χρησιμοποιούμενης ακτινοβολίας.
ΑΣΚΗΣΗ Η διάμετρος της κόρης του ματιου μεταβάλλεται μεταξύ 4 και 1,5 mm. α) Για ποιο λόγο γίνεται η μεταβολή αυτή και σε ποιο τεχνητό οπτικό όργανο επίσης εφαρμοζεται; β) Μπορεί το μάτι σας να διακρίνει σαν ξεχωριστές δυο τελείες στον πίνακα που απέχουν μεταξύ τους 3 mm, η όχι και γιατί; Ο πίνακας απέχει 10 m από εσάς. Υπενθυμίζεται οτι το φως εχει μήκη κύματος μεταξυ 400 nm και 800 nm. ΛΥΣΗ sinθ=1,22 λ/d αλλα για μικρες γωνιες sinθ~θ~x/l αρα x= θ=1,22 λl / D =1,22 mm < 3 mm Αρα μπορουμε να διακρινουμε τις τελειες σαν ξεχωριστες ΑΣΚΗΣΗ Ποια είναι η ελαχιστη αποσταση που μπορουν να εχουν 2 τελειες πανω σε ένα χαρτι που διαβαζετε ώστε να τις διακρινετε;
Τι είναι κρύσταλλος; Οι κρύσταλλοι είναι στερεά σώματα όπου τα άτομα (η μόρια) είναι διατεταγμένα στο χώρο με μια περιοδική κανονικότητα
Πώς αλληλεπιδρούν οι ακτίνες Χ με κρυστάλλους; Το 1912, O Max von Laue, πρότεινε το εξής πείραμα: να βομβαρδίσουν έναν κρύσταλλο με ακτίνες-χ. Με το πείραμα αυτό απεδείχθησαν συγχρόνως δύο πράγματα: ότι οι ακτίνες-χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ότι οι κρύσταλλοι είναι περιοδικά πλέγματα [δηλαδή τα μόρια επαναλαμβάνονται στον χώρο] πολύ περισσότερο όμως, είχε βρεθεί ένας τρόπος να μελετώνται τα μόρια: Η κρυσταλλογραφία ακτίνων-χ Αμέσως η ομάδα πατέρα-υιού William Henry και William Lawrence Bragg προσδιόρισε τις κρυσταλλικές δομές μερικών απλών αλάτων (NaCl, KCl, KBr, KI) και έτσι έθεσε τα θεμέλια της κρυσταλλογραφίας. το 1915.
Διάταξη πειράματος περίθλασης των ακτίνων Χ από κρυσταλλικά υλικά
Αν ένας κρύσταλλος είχε συντεθεί από ένα είδος ατόμων που απείχαν ίδια απόσταση d μεταξύ τους σε δύο διαστάσεις, όπως δείχνει το επόμενο σχήμα ακτίνες Χ που προσπίπτουν σε ένα ατομικό επίπεδο με γωνία θ ως προς αυτό (και όχι ως προς την κάθετο στο επίπεδο), καθώς ανακλώνται θα εμφανίσουν φαινόμενα συμβολής με μέγιστο έντασης όταν η διαφορά δρόμου των δύο συμβαλλόντων κυμάτων είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του μήκους κύματος λ της ακτινοβολίας Χ: 2d sinθ = nλ (n = 1,2,3,...) (Εξίσωση του Bragg) Είναι προφανές ότι ξέροντας το μήκος κύματος λ των ακτίνων Χ και τη γωνία θ κατά την οποία συμβαίνει το κύριο μέγιστο της περίθλασης, μπορούμε να υπολογίσουμε την απόσταση d των ατόμων της συγκεκριμένης ατομικής διευθέτησης. Είναι αλήθεια ότι η πλήρης ανάλυση μιας τρισδιάστατης ατομικής διάταξης και πολύ περισσότερο μιας μοριακής διάταξης, είναι αρκετά πολύπλοκη και επίπονη διαδικασία. Ωστόσο οι κρυσταλλογραφικές τεχνικές, ως εφαρμογές της περίθλασης των ακτίνων Χ έχουν αποβεί εξαιρετικά χρήσιμες και σχεδόν μοναδικές για τον καθορισμό της δομής βιολογικών μορίων, με την προϋπόθεση ότι αυτά έχουν διαμορφωθεί σε κρυσταλλική κατάσταση. Ετσι ακριβώς, στα 1953, οι J. D. Watson και F. H. C. Crick κατάφεραν να αποκρυπτογραφήσουν εντελώς τα πρότυπα σκέδασής βιολογικών μακρομορίων και να περιγράψουν λεπτομερώς τη στερεοχημική δομή της διπλής έλικας του DNA.
Kρυσταλλογραφία ακτίνων Χ Τι είναι η κρυσταλλογραφία ακτίνων-χ; Η κρυσταλλογραφία ακτίνων-χ είναι μία πειραματική μέθοδος που μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τη δομή των κρυσταλλων στον χώρο. Στην πραγματικότητα «βλέπουμε» τα άτομα και μόρια που βρίσκονται στην κρυσταλλική κατάσταση. Οι γνώσεις που προκύπτουν έχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές στην ζωή μας
Ποια γνώση έχει προέλθει από την κρυσταλλογραφία; Ο,τι γνωρίζουμε για τη γεωμετρία των μορίων (αποστάσεις, γωνίες, διαμορφώσεις κτλ.), παίζει σημαντικό ρόλο στις αντιδράσεις και γενικά στις ιδιότητες τους Δομές πολύ σπουδαίων ουσιών (βιταμίνη B12, πενικιλίνη, διάφορα φάρμακα, κ.α.) Οι δομές των πρωτεϊνών Δομές νουκλεινικών οξέων (DNA, RNA) Δομές συμπλόκων και οργανιδίων : το φωτοσύστημα ΙΙ, ακόμη και οργανίδια όπως το ριβόσωμα Δομές ιών Η κρυσταλλογραφία δημιούργησε καινούριο τρόπο σκέψεως στη Βιοχημεία και άνοιξε νέα πεδία ερεύνης, άγνωστα μέχρι τότε στον τομέα αυτόν. Σήμερα αποτελεί έναν καινούριο κλάδο της Βιολογίας: την Δομική Βιολογία. DNA Ριβόσωμα