Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика

Подождите немного. Документ загружается.

581

èçëó÷åíèÿ è îò ñâîéñòâ ñàìîãî âåùåñòâà. Òàê, áîëåå æåñòêîå ðåíòãå-

íîâñêîå èçëó÷åíèå îáëàäàåò áîëüøåé ïðîíèêàþùåé ñïîñîáíîñòüþ,

ïîýòîìó ìÿãêîå èçëó÷åíèå, ïîãëîùàåìîå â áîëüøåé ìåðå, ìîæåò âðåä-

íî âîçäåéñòâîâàòü íà ïîâåðõíîñòíûå ñëîè (íàïðèìåð íà êîæó).

§ 18.7. ÌÈÊÐÎÑÊÎÏÈ×ÅÑÊÈÉ ÀÍÀËÈÇ

Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ñâåò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû

â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò (äëèí âîëí), ê ìèêðîñêîïèè îòíîñÿòñÿ

íå òîëüêî îáû÷íàÿ ñâåòîâàÿ, íî è óëüòðàôèîëåòîâàÿ (ëþìèíåñöåíò-

íàÿ), ÈÊ-ìèêðîñêîïèÿ (òåïëîâèäåíèå), ïðîñâå÷èâàþùàÿ ýëåêòðîí-

íàÿ ìèêðîñêîïèÿ, ðàñòðîâàÿ ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ è äðóãèå â

çàâèñèìîñòè îò âèäà èñïîëüçóåìîãî èçëó÷åíèÿ.

Ðàçëè÷íûå òèïû ìèêðîñêîïîâ èñïîëüçóþòñÿ â ôàðìàöèè äëÿ

îáíàðóæåíèÿ è èçó÷åíèÿ áàêòåðèé, îðãàíè÷åñêèõ êëåòîê, ìåëêèõ

êðèñòàëëîâ. Êðèñòàëëîîïòè÷åñêèé è ìèêðî-êðèñòàëëîñêîïè÷åñêèé

àíàëèç — íàäåæíûå ìåòîäû èäåíòèôèêàöèè ôàðìàöåâòè÷åñêèõ

ïðåïàðàòîâ. Ýòè ìåòîäû, ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîëÿðèçàöèîííîãî

ìèêðîñêîïà, îòëè÷àþòñÿ ïðîñòîòîé, áûñòðîòîé ïîëó÷åíèÿ è íà-

ãëÿäíîñòüþ ìèêðîñêîïè÷åñêîé êàðòèíû, âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíî-

ñòüþ, âîçìîæíîñòüþ èäåíòèôèêàöèè âåùåñòâ, èìåþùèõ ñõîäíûå

ïî ôîðìå êðèñòàëëû.

Îöåíêà äèñïåðñíîãî ñîñòàâà ÷àñòèö ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíåé-

øèõ çàäà÷ èññëåäîâàíèÿ êîëëîèäíûõ ñèñòåì è òåõíîëîãèè ïåðåðà-

áîòêè äèñïåðñíûõ ìàòåðèàëîâ, òàê êàê ðàçìåð ÷àñòèö îïðåäåëÿåò

èõ ðåîëîãè÷åñêîå ïîâåäåíèå, âëèÿåò íà êîëëîèäíóþ ñòàáèëüíîñòü

è ìíîãèå òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà. Èçîáðàæåíèÿ, ïîëó÷åííûå

ñ ïîìîùüþ ïðîñâå÷èâàþùåé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè, ñëóæàò

èñõîäíûìè äàííûìè â èññëåäîâàíèè ñòðóêòóðû áèîëîãè÷åñêèõ

ìàêðîìîëåêóë, çíàíèå êîòîðîé ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü åå ñâÿçü ñ âû-

ïîëíÿåìûìè ôóíêöèÿìè.

Ìåòîä ëþìèíåñöåíòíîé ìèêðîñêîïèè ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ èññëå-

äîâàíèÿ êóëüòóðû òêàíåé, íàõîäÿùèõñÿ â ïèòàòåëüíîé ñðåäå, äëÿ

îïðåäåëåíèÿ ïîäëèííîñòè ëåêàðñòâåííîãî ðàñòèòåëüíîãî ñûðüÿ.

Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ìåòîäîâ ìèêðîñêîïèè. Ïðèãîòîâëåíèå ìèê-

ðîïðåïàðàòîâ. Ïðåäïîñûëêîé äëÿ âñåõ ìèêðîñêîïè÷åñêèõ èññëåäî-

âàíèé ÿâëÿåòñÿ èçãîòîâëåíèå ìèêðîïðåïàðàòîâ (îáðàçöîâ). Â Ãî-

ñóäàðñòâåííîé ôàðìàêîïåå Óêðàèíû èçëîæåíû íåêîòîðûå ìåòîäèêè

ïðèãîòîâëåíèÿ ìèêðîïðåïàðàòîâ èç ñóõîãî ëåêàðñòâåííîãî ðàñòè-

òåëüíîãî ñûðüÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ëèñòüåâ, òðàâ, öâåòîâ, ïëîäîâ ñå-

ìÿí, êîðíåé ìåòîäîì ëþìèíåñöåíòíîé ìèêðîñêîïèè. Äëÿ èçó÷åíèÿ

äðóãèõ îáúåêòîâ êàæäûé èññëåäîâàòåëü èñïîëüçóåò ñâîé ëè÷íûé îïûò

§ 18.7. Ìèêðîñêîïè÷åñêèé àíàëèç

582

ïðåïàðèðîâàíèÿ, äàþùèé óäîâëåòâîðèòåëüíûå ðåçóëüòàòû. Ìèêðî-

ñêîïèñò, èçó÷àÿ âìåñòå ñ òåõíîëîãîì èçìåíåíèÿ ìèêðîñòðóêòóðû

îáúåêòà ïîä âëèÿíèåì ðàçëè÷íûõ âîçäåéñòâèé, ïîìîãàåò âûáðàòü

îïòèìàëüíûé ðåæèì ïîëó÷åíèÿ ìèêðîïðåïàðàòà ñ çàäàííûìè ñâîé-

ñòâàìè.

Ïðè ïðèãîòîâëåíèè áèîëîãè÷åñêèõ ïðåïàðàòîâ äëÿ ýëåêòðîí-

íîé ìèêðîñêîïèè èñïîëüçóþò ìèêðîòîìû — ìàøèíû äëÿ âûðåçêè

î÷åíü òîíêèõ ñðåçîâ îáúåêòîâ. Â ëþáîì ñëó÷àå ïðèãîòîâëåíèå ìèê-

ðîïðåïàðàòîâ èìååò ÷ðåçâû÷àéíî âàæíîå çíà÷åíèå, ïîñêîëüêó îò

ýòîãî çàâèñèò ïðàâèëüíîñòü òîëêîâàíèÿ ìèêðîñòóêòóð. Åñëè ïðå-

ïàðàò ïðèãîòîâëåí íåïðàâèëüíî, ìîãóò âîçíèêíóòü àðòåôàêòû ñòðóê-

òóðû, ñâÿçàííûå ñ ìåõàíè÷åñêèì èëè õèìè÷åñêèì âîçäåéñòâèåì

íà îáúåêò, è îøèáî÷íîå òîëêîâàíèå ìèêðîñòðóêòóðû ñòàíîâèòñÿ

íåèçáåæíûì.

Ñâåòîâàÿ ìèêðîñêîïèÿ. Â õèìèêî-áèîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíè-

ÿõ (ìèêðîáèîëîãèè, ãèñòîëîãèè, öèòîëîãèè, áîòàíèêå, ìåäèöèíå

è äðóãèõ) èñïîëüçóþòñÿ ãëàâíûì îáðàçîì áèîëîãè÷åñêèå, ëþìè-

íåñöåíòíûå è èíâåðòèðîâàííûå ìèêðîñêîïû (â ïîñëåäíèõ îáúåê-

òèâ ðàñïîëàãàåòñÿ ïîä íàáëþäàåìûì îáúåêòîì, à êîíäåíñîð —

ñâåðõó). Áèîëîãè÷åñêèå ìèêðîñêîïû ÷àñòî ñíàáæàþòñÿ ïðèñòàâêà-

ìè — ïîëÿðèçàöèîííûìè è èçìåðèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè, òåð-

ìîñòàòèðóþùèìè êàìåðàìè, ôîòîðåãèñòðàöèîííûìè ïðèñïîñîá-

ëåíèÿìè è äð. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäÿò êàê â ïðîõîäÿùåì, òàê

è â îòðàæåííîì ñâåòå.

Ñâîéñòâî ëèíçû èëè ñèñòåìû èç äâóõ è áîëåå ëèíç äàâàòü óâå-

ëè÷åííîå èçîáðàæåíèå ïðåäìåòîâ áûëî èçâåñòíî åùå â XVI âåêå.

Ðàçðàáîòàííàÿ â êîíöå XIX âåêà òåîðèÿ îáðàçîâàíèÿ èçîáðàæåíèé

(òåîðèÿ Àááå) íåñàìîñâåòÿùèõñÿ îáúåêòîâ ñïîñîáñòâîâàëà ðàçâè-

òèþ ðàçíîîáðàçíûõ ìåòîäîâ ìèêðîñêîïè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé.

Îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ èçîáðàæåíèé îáúåêòîâ ñâåòîâûì

ïó÷êîì, ïðîõîäÿùèì ÷åðåç ëèíçû è îòðàæåííûì îò çåðêàë, èçó÷à-

þòñÿ â êóðñå îáùåé ôèçèêè â ðàçäåëå ãåîìåòðè÷åñêîé îïòèêè. Îäíà

èç òèïè÷íûõ îïòè÷åñêèõ ñõåì ìèêðîñêîïà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 18.7.1.

Îáúåêò 5, ðàñïîëîæåííûé íà ïðåäìåòíîì ñòîëèêå 8, îñâåùàåòñÿ

äíåâíûì ñâåòîì (èëè ñïåöèàëüíûì îñâåòèòåëåì) 1 ñ ïîìîùüþ çåð-

êàëà 3 è êîíäåíñîðà 4. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ îáúåêòà ñëóæèò îáúåêòèâ 6

è îêóëÿð 7. Îáúåêòèâ ñîçäàåò äåéñòâèòåëüíîå ïåðåâåðíóòîå è óâå-

ëè÷åííîå èçîáðàæåíèå 5' îáúåêòà 5. Îêóëÿð îáðàçóåò âòîðè÷íî

óâåëè÷åííîå ìíèìîå èçîáðàæåíèå 5", îáû÷íî íà ðàññòîÿíèè íàè-

ëó÷øåãî âèäåíèÿ (250 ìì). Åñëè îêóëÿð ñäâèíóòü òàê, ÷òîáû èçîá-

ðàæåíèå îáúåêòà 5' îêàçàëîñü ïåðåä ïåðåäíèì ôîêóñîì îêóëÿðà, òî

èçîáðàæåíèå, äàâàåìîå îêóëÿðîì, ñòàíîâèòñÿ äåéñòâèòåëüíûì è åãî

ìîæíî ïîëó÷èòü íà ýêðàíå, ôîòîïëåíêå èëè ñåò÷àòêå ãëàçà.

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

583

Îáùåå óâåëè÷åíèå ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ óâåëè÷åíèÿ îáúåêòèâà

(0,25 ∆/1 îá) íà óâåëè÷åíèå îêóëÿðà (0,25 ∆/f

îê

) [ñì. ôîðìóëó

(13.1.4)]. Îáû÷íî îáúåêòèâû ìèêðîñêîïîâ èìåþò óâåëè÷åíèÿ îò

6,3 äî 100, à îêóëÿðû — îò 7 äî 15. Ïîýòîìó îáùåå óâåëè÷åíèå

ëåæèò â ïðåäåëàõ îò 44 äî 1500 (òåîðåòè÷åñêè).

Âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé ìèêðîñêîïà ÿâëÿåòñÿ åãî ðàçðåøàþ-

ùàÿ ñïîñîáíîñòü, îïðåäåëÿåìàÿ êàê âåëè÷èíà, îáðàòíàÿ íàèìåíü-

øåìó ðàññòîÿíèþ, íà êîòîðîì äâà ñîñåäíèõ ýëåìåíòà ñòðóêòóðû

(òî÷êè) åùå ìîãóò áûòü âèäèìû ðàçäåëüíî. Ìèíèìàëüíîå ðàçðå-

øåíèå ãëàçà ñîñòàâëÿåò 0,1…0,2 ìì. Ñ ïîìîùüþ îïòè÷åñêîãî ìèê-

ðîñêîïà ìîæíî ðàçëè÷èòü ñòðóêòóðó ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó ýëåìåí-

òàìè äî 0,20 ìêì. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü òåì áîëüøå, ÷åì ìåíüøå

äëèíà âîëíû èñïîëüçóåìîãî ñâåòà è ÷åì áîëüøå ÷èñëîâàÿ àïåðòóðà

(À) îáúåêòèâà. Ïðè äàííîì îñâåùåíèè ðàçðåøåíèå ìèêðîñêîïà ìîæ-

íî ïîâûñèòü ïóòåì èñïîëüçîâàíèÿ èììåðñèîííîé æèäêîñòè ñ áîëü-

øèì ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ, çàïîëíÿþùåé ïðîñòðàíñòâî ìåæäó

ïðåäìåòîì è îáúåêòèâîì. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ñèñòåìû ëèíç

îãðàíè÷åíà äèôðàêöèåé ñâåòà, òàê êàê äëèíà âîëíû âèäèìîãî ñâåòà

ëåæèò â ïðåäåëàõ 0,3 ÷ 0,7 ìêì.

Ñóùåñòâîâàíèå ïðåäåëà ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè âëèÿåò íà

âûáîð óâåëè÷åíèÿ ìèêðîñêîïà. Óâåëè÷åíèå â ïðåäåëàõ ×500…1000

Ðèñ. 18.7.1. Òèïè÷íàÿ îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ìèêðîñêîïà

1 — èñòî÷íèê ñâåòà; 2 — ëèíçà-êîððåêòîð; 3 — çåðêïäî; 4 — êîí-

äåíñîð; 5 — îáúåêò; 6 – îáúåêòèâ; 7 — îêóëÿð; 8 — ïðåäìåòíûé

ñòîëèê; 5' — äåéñòâèòåëüíîå ïåðåâåðíóòîå è óâåëè÷åííîå èçîá-

ðàæåíèå îáúåêòà 5, ñîçäàííîå îáúåêòèâîì; 5" — âòîðè÷íî óâå-

ëè÷åííîå ìíèìîå èçîáðàæåíèå îáúåêòà, ñîçäàííîå îêóëÿðîì;

À — ÷èñëîâàÿ àïåðòóðà îáúåêòèâà

§ 18.7. Ìèêðîñêîïè÷åñêèé àíàëèç

584

íàçûâàåòñÿ ïîëåçíûì, ïîòîìó ÷òî ïðè ýòîì ãëàç ðàçëè÷àåò âñå ýëå-

ìåíòû ñòðóêòóðû îáúåêòà. Ïðè óâåëè÷åíèÿõ ñâûøå 1000 íèêàêèå

íîâûå îñîáåííîñòè ñòðóêòóðû ïðåïàðàòà íå âûÿâëÿþòñÿ.

Îïåðàòîð äîëæåí ó÷èòûâàòü òàêæå ãëóáèíó ðåçêîñòè èçîáðàæå-

íèÿ, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ðàçìåðîì âåðòèêàëüíîãî ñìåùåíèÿ

äåòàëåé îáðàçöà áåç ïîòåðè ôîêóñèðîâêè. Ýòà âåëè÷èíà ïðîïîð-

öèîíàëüíà 1/À

, à ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè ãðóáîé ïîâåðõíîñòè îáúåêòà

öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü îáúåêòèâû ñ ìàëîé ÷èñëîâîé àïåðòó-

ðîé À.

Ìåòîäû ìèêðîñêîïè÷åñêîãî àíàëèçà. Ñòðóêòóðó ïðåïàðàòà ìîæ-

íî ðàçëè÷èòü, åñëè ðàçíûå åãî ÷àñòèöû ïî-ðàçíîìó ïîãëîùàþò èëè

îòðàæàþò ñâåò, ëèáî îòëè÷àþòñÿ îäíà îò äðóãîé (èëè îò ñðåäû)

ïîêàçàòåëÿìè ïðåëîìëåíèÿ. Ýòè ñâîéñòâà îáóñëîâëèâàþò ðàçíèöó

àìïëèòóä è ôàç ñâåòîâûõ âîëí, ïðîøåäøèõ ÷åðåç ðàçëè÷íûå ó÷àñ-

òêè ïðåïàðàòà, îò ÷åãî, â ñâîþ î÷åðåäü, çàâèñèò êîíòðàñòíîñòü èçîá-

ðàæåíèÿ. Ïîýòîìó ìåòîäû íàáëþäåíèÿ, ïðèìåíÿåìûå â ñâåòîâîé

ìèêðîñêîïèè, âûáèðàþòñÿ ñ ó÷åòîì õàðàêòåðà è ñâîéñòâ èçó÷àå-

ìîãî ïðåïàðàòà. Ðàññìîòðèì íåêîòîðûå èç íèõ.

1. Ìåòîä ñâåòëîãî ïîëÿ â ïðîõîäÿùåì ñâåòå. Ýòî íàèáîëåå ðàñ-

ïðîñòðàíåííûé ìåòîä èññëåäîâàíèÿ ïðîçðà÷íûõ ïðåïàðàòîâ ñ âêëþ-

÷åííûìè â íèõ àáñîðáèðóþùèìè (ïîãëîùàþùèìè) ÷àñòèöàìè è äå-

òàëÿìè. ×àñòèöû ïîãëîùàþò è îò÷àñòè ðàññåèâàþò ïàäàþùèé íà

íèõ ñâåò, ÷òî è îáóñëîâëèâàåò, ñîãëàñíî äèôðàêöèîííîé òåîðèè,

âîçíèêíîâåíèå èçîáðàæåíèÿ. Óêàçàííûé ìåòîä ìîæåò áûòü ïîëå-

çåí è ïðè íåàáñîðáèðóþùèõ îáúåêòàõ, åñëè îíè ðàññåèâàþò îñâå-

ùàþùèé ïó÷îê íàñòîëüêî ñèëüíî, ÷òî çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü ïó÷êà

íå ïîïàäàåò â îáúåêòèâ. Â ýòîì ñëó÷àå ñâåò äîëæåí ïàäàòü ïåðïåí-

äèêóëÿðíî ê îñâåùàåìîìó ïðåïàðàòó.

2. Êîñîå îñâåùåíèå. Â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äëÿ óñèëåíèÿ êîíòðà-

ñòíîñòè èçó÷àåìûõ äåòàëåé ñâåò íàïðàâëÿåòñÿ íà îáúåêò ïîä íåêî-

òîðûì óãëîì. Ýôôåêò êîñîãî îñâåùåíèÿ äîñòèãàåòñÿ ëèáî ñìåùå-

íèåì ëèíç êîíäåíñîðà îòíîñèòåëüíî îïòè÷åñêîé îñè, ëèáî ñìåùåíèåì

èñòî÷íèêà ñâåòà âíå ìèêðîñêîïà è îñâåùåíèåì îáðàçöà ñíèçó èç-ïîä

ëèíç îáúåêòèâà. Âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî áîëüøèíñòâî ëèíç îáúåêòèâà

èìååò íåáîëüøîå ðàáî÷åå ðàññòîÿíèå, ýòîò ìåòîä ïðèìåíèì òîëüêî

ïðè ðàáîòå ñ ìàëûìè óâåëè÷åíèÿìè, êîãäà èñïîëüçóþòñÿ îáúåêòèâû

ñ áîëüøèì ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì.

3. Òåìíîïîëüíîå îñâåùåíèå. Äàííûé ìåòîä ïðèìåíÿåòñÿ òàêæå

äëÿ óñèëåíèÿ êîíòðàñòíîñòè ñòðóêòóðíûõ äåòàëåé. Íà ïóòè ñâåòî-

âîãî ïó÷êà ñòàâèòñÿ òàê íàçûâàåìûé êîíäåíñàòîð òåìíîãî ïîëÿ,

â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñâåò íåïîñðåäñòâåííî â îáúåêòèâ íå ïîïàäàåò,

è èçîáðàæåíèå ôîðìèðóåòñÿ òîëüêî ñâåòîì, ðàññåÿííûì ìèêðî-

÷àñòèöàìè ïðåïàðàòà. Â ïîëå çðåíèÿ íà òåìíîì ôîíå âèäíû ñâåòëûå

èçîáðàæåíèÿ ÷àñòèö, îòëè÷àþùèõñÿ îò îêðóæàþùåé ñðåäû ïîêàçàòå-

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

585

ëÿìè ïðåëîìëåíèÿ. ×àñòî äåòàëè ñòðóêòóðû, êîòîðûå â ñâåòëîì ïîëå

èìåþò ñëàáóþ êîíòðàñòíîñòü, ñòàíîâÿòñÿ ðåçêî êîíòðàñòíûìè â òåì-

íîì ïîëå.

4. Ìåòîä èññëåäîâàíèÿ â ñâåòå ëþìèíåñöåíöèè. Ïîä ìèêðîñêîïîì

â ýòîì ñëó÷àå èçó÷àåòñÿ çåëåíî-îðàíæåâî-æåëòîå ñâå÷åíèå îáúåêòà,

âîçíèêàþùåå ïðè îñâåùåíèè ñïåöèàëüíûìè ëþìèíåñöåíòíûìè

îñâåòèòåëÿìè, äàþùèìè ñèíå-ôèîëåòîâûé ñâåò èëè ÓÔ-èçëó÷åíèå.

Ïðè ýòîì óâåëè÷èâàåòñÿ ïðåäåëüíàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü

ìèêðîñêîïà, ïðîïîðöèîíàëüíàÿ 1/λ, è ðàñøèðÿþòñÿ âîçìîæíîñòè

ìèêðîñêîïè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé. Ýòî ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå òîãî,

÷òî ýëåìåíòû ìíîãèõ âåùåñòâ, ïðîçðà÷íûå â âèäèìîì ñâåòå, ïîãëî-

ùàþò èçëó÷åíèå, áëèçêîå ê óëüòðàôèîëåòó, è ëåãêî ðàçëè÷àþòñÿ.

Íàïðèìåð, êëåòêè ýïèäåðìèñà ñåìÿí îáû÷íî èìåþò ñèíå-ãîëóáîå

ñâå÷åíèå; ìåõàíè÷åñêèå ýëåìåíòû êîðû — çåëåíîâàòî-ãîëóáîå èëè

æå çåëåíîå ñâå÷åíèå; îò÷åòëèâî âèäíû ïûëüöåâûå çåðíà öâåòêîâ,

èìåþùèõ æåëòîå èëè ãîëóáîâàòîå ñâå÷åíèå, è ò. ï.

Ëþìèíåñöåíòíàÿ ìèêðîñêîïèÿ ïðèìåíÿåòñÿ â ôàðìàêîãíîçèè

äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïîäëèííîñòè ëåêàðñòâåííîãî ðàñòèòåëüíîãî ñû-

ðüÿ. Ïðåèìóùåñòâîì ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü åãî ïðèìåíå-

íèÿ äëÿ èçó÷åíèÿ ñóõîãî ðàñòèòåëüíîãî ìàòåðèàëà, èç êîòîðîãî

ïðèãîòîâëÿþò òîëñòûå ñðåçû èëè ïðåïàðàòû ïîðîøêà è ðàññìàò-

ðèâàþò èõ â ïàäàþùåì ñâåòå ïðè îñâåùåíèè ïðåïàðàòîâ ñâåðõó,

÷åðåç îïàê-èëëþìèíàòîð èëè îáúåêòèâ.

5. Ìåòîä èññëåäîâàíèÿ â ïîëÿðèçîâàííîì ñâåòå. Ñ ïîìîùüþ àíà-

ëèçàòîðîâ è êîìïåíñàòîðîâ, êîòîðûå âêëþ÷åíû â îïòè÷åñêóþ ñè-

ñòåìó (íàïðèìåð â ïðèñòàâêå, íàçûâàåìîé ñòîëèêîì Ôåäîðîâà),

èçó÷àåòñÿ óãîë ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ñâåòà, ïðîøåä-

øåãî ÷åðåç ïðåïàðàò. Ìåòîä ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ èçó÷åíèÿ àíèçîò-

ðîïíûõ îáúåêòîâ, êàêîâûìè ÿâëÿþòñÿ íåêîòîðûå æèâîòíûå è ðàñ-

òèòåëüíûå òêàíè è êëåòêè. Ýòîò ìåòîä îñîáåííî ýôôåêòèâåí ïðè

ïðîâåäåíèè àíàëèçà îðãàíè÷åñêèõ ôàðìàöåâòè÷åñêèõ ïðåïàðàòîâ

è ÿäîâ, îñíîâàííîãî, â ñâîþ î÷åðåäü, íà êîìáèíàöèè äâóõ ìåòî-

äîâ: ìèêðîêðèñòàëëîñêîïè÷åñêîãî è êðèñòàëëîîïòè÷åñêîãî. Â îñ-

íîâó ïðèìåíåíèÿ ìèêðîêðèñòàëëîñêîïè÷åñêîãî ìåòîäà ïîëîæåíà

èäåíòèôèêàöèÿ âåùåñòâ ïî âíåøíåìó îáëèêó (ôîðìà, öâåò) è êðè-

ñòàëëîîïòè÷åñêèì êîíñòàíòàì êðèñòàëëîâ — ïðîäóêòîâ ðåàêöèé

èññëåäóåìîãî âåùåñòâà ñ òåì èëè èíûì ðåàêòèâîì. Ìèêðîñêîïè-

÷åñêèé ìåòîä áàçèðóåòñÿ íà èñïîëüçîâàíèè ÿâëåíèÿ äâîéíîãî ëó-

÷åïðåëîìëåíèÿ îïòè÷åñêè àíèçîòðîïíûõ êðèñòàëëîâ, èçó÷àåìîãî

â êóðñå îáùåé ôèçèêè. Ïðèçíàêàìè èäåíòèôèêàöèè ÿâëÿþòñÿ

ìîðôîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êðèñòàëëèêîâ — ïðîäóêòîâ ðå-

àêöèé; ôîðìà, îêðàñêà, ðàçìåð, à òàêæå êðèñòàëëîîïòè÷åñêèå êîíñ-

òàíòû: ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ, çíàê óäëèíåíèÿ, óãîë ïîãàñàíèÿ,

ïëåîõðîèçì (èçìåíåíèå îêðàñêè êðèñòàëëà â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâ-

ëåíèÿ ñâåòîâûõ êîëåáàíèé) è äð.

§ 18.7. Ìèêðîñêîïè÷åñêèé àíàëèç

586

Ïðîñâå÷èâàþùàÿ ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ (ÏÝÌ). Ðàáîòà ýëåê-

òðîííîãî è îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïîâ îñíîâàíà íà ðàçíûõ ôèçè-

÷åñêèõ ÿâëåíèÿõ, íî îáùíîñòü èõ ôóíêöèé äåëàåò îáîñíîâàííûì

åãî ðàññìîòðåíèå â äàííîì ðàçäåëå.

Â ýëåêòðîííîì ìèêðîñêîïå èçîáðàæåíèå ôîðìèðóåòñÿ óñêî-

ðåííûìè â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå ýëåêòðîíàìè, ïðîõîäÿùèìè ñêâîçü

èññëåäóåìûé îáúåêò. Çäåñü òàêæå èñïîëüçóåòñÿ ñèñòåìà ýëåêòðîí-

íûõ ëèíç (îáúåêòèâ, êîíäåíñîð è äðóãîå), ôîêóñèðóþùèõ ïó÷îê

ýëåêòðîíîâ. Ýëåêòðîííûå ëèíçû — ýòî ñèñòåìà ýëåêòðè÷åñêèõ

è ìàãíèòíûõ ïîëåé, èçìåíÿþùèõ òðàåêòîðèþ äâèæåíèÿ ýëåêòðî-

íîâ. Äëÿ ïîñòðîåíèÿ èçîáðàæåíèÿ ïðåäìåòà â ýëåêòðîííîé îïòè-

êå ñïðàâåäëèâû ñîîòíîøåíèÿ, ðàññìîòðåííûå â ñâåòîâîé îïòèêå.

Â îòå÷åñòâåííûõ ìèêðîñêîïàõ äîñòèãàþòñÿ óâåëè÷åíèÿ ïîðÿäêà

200 000, íî ïðàêòè÷åñêè ðàáî÷èì óâåëè÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ 20 000.

Îñîáûå òðåáîâàíèÿ â ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè ïðåäúÿâëÿþò-

ñÿ ê ïðèãîòîâëåíèþ ïðåïàðàòîâ. Îáúåêòû èññëåäîâàíèÿ äîëæíû

áûòü î÷åíü òîíêèìè, ïîðÿäêà 0,1 ìêì; äëÿ èõ ïðèãîòîâëåíèÿ òðå-

áóþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìèêðîòîìû è îñîáûå ìåòîäû ôèêñèðîâàíèÿ

óëüòðàòîíêèõ ñðåçîâ. Êàê ñîâðåìåííûé ìåòîä èññëåäîâàíèÿ ÏÝÌ

èìååò äâà îñíîâíûõ äîñòîèíñòâà: âûñîêîå ðàçðåøåíèå âèçóàëüíî-

ãî èçîáðàæåíèÿ (ìåíüøå èëè ïîðÿäêà 10 íì) è âîçìîæíîñòü ðå-

ãèñòðàöèè ýëåêòðîííîé ìèêðîäèôðàêöèè (ÝÌÄ) íà âûáðàííîì

ó÷àñòêå îáúåêòà. Ñî÷åòàíèå àíàëèçà ñâåòëî- è òåìíîïîëüíîãî èçîá-

ðàæåíèé ñ ðàñ÷åòîì êàðòèí ÝÌÄ ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü äåòàëüíóþ

èíôîðìàöèþ î êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðå, âêëþ÷àÿ ìîðôîëîãèþ

íàäìîëåêóëÿðíûõ îáðàçîâàíèé è êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèå ïàðàìåò-

ðû. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ íàáëþäàåòñÿ çàìåòíûé ïîäúåì â îáëàñòè

ìèêðîäèôðàêöèîííûõ èññëåäîâàíèé îðãàíè÷åñêèõ ïîëèìåðîâ è ìî-

äåëüíûõ ñîåäèíåíèé â öåëÿõ ïðîâåäåíèÿ ïîëíîãî ñòðóêòóðíîãî

àíàëèçà ñ îïðåäåëåíèåì êîíôîðìàöèè öåïè è óïàêîâêè ìàêðîìî-

ëåêóë â êðèñòàëëå.

Ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì ÝÌÄ èìååò ðÿä

ïðèíöèïèàëüíûõ ïðåèìóùåñòâ. Òàê, îñîáåííîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ

ýëåêòðîíîâ ñ âåùåñòâîì ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî ýëåêòðîíîãðàììû

ìîãóò ñîäåðæàòü çíà÷èòåëüíî áîëüøå ðåôëåêñîâ, ÷åì ðåíòãåíîãðàì-

ìû, à èíòåíñèâíîñòè èõ â 10

—10

ðàç âûøå. Ê ïðåïàðàòèâíûì

ïðåèìóùåñòâàì îòíîñèòñÿ âîçìîæíîñòü èññëåäîâàíèÿ ìèêðîêîëè-

÷åñòâà âåùåñòâà. Ïîñëåäíåå îñîáåííî âàæíî äëÿ òåõ ïîëèìåðîâ,

êîòîðûå íå ñïîñîáíû ê îðèåíòàöèîííîé âûòÿæêå, â ñâÿçè ñ ÷åì

èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðû ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì çàòðóäíå-

íû. Êðîìå òîãî, ýëåêòðîíîãðàììû îáëàäàþò áîëåå âûñîêèì ðàç-

ðåøåíèåì ðåôëåêñîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåíòãåíîãðàììàìè, ÷òî ïî-

çâîëÿåò òî÷íåå îïðåäåëÿòü ïåðèîä èäåíòè÷íîñòè ìàêðîìîëåêóëû

è äðóãèå ïàðàìåòðû.

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

587

Â êà÷åñòâå ïðèìåðà óñïåøíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäîâ ÏÝÌ ìîæíî

ïðèâåñòè èçó÷åíèå íîâûõ êðåìíèéîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (Ph

SiO)

Íåçàìåùåííûé ïîëèäèôåíèëñèëîêñàí ÿâëÿåòñÿ òåðìîñòîéêèì âûñî-

êîêðèñòàëëè÷åñêèì ïîëèìåðîì ñ î÷åíü íèçêîé ðàñòâîðèìîñòüþ â

îáû÷íûõ îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëÿõ. Îí íå îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ

ê îðèåíòàöèè, â ñâÿçè ñ ÷åì åãî ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç äî ñèõ

ïîð íå ïðîâåäåí. Ñòðóêòóðíûå äàííûå, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå âñå-

ñòîðîííåãî èçó÷åíèÿ ïðåäñòàâèòåëåé ýòîãî êëàññà ïîëèìåðîâ, áûëè

èñïîëüçîâàíû íå òîëüêî äëÿ ïîñòðîåíèÿ ñòðóêòóðíîé ìîäåëè ìàêðî-

ìîëåêóëû, íî è ïðè ñîçäàíèè òåõíîëîãèè ïîëó÷åíèÿ è ïåðåðàáîòêè

ýòîãî êëàññà ìàòåðèàëîâ.

Ïðè ïåðåõîäå â ðåæèì èçîáðàæåíèÿ îáúåêòà ýëåêòðîííàÿ ìèê-

ðîñêîïèÿ ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü âèçóàëüíûé ñòðóêòóðíûé àíàëèç,

ñòðîèòü êà÷åñòâåííûå ìîäåëè èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ, ïîçâîëÿþ-

ùèå äàòü áèîõèìè÷åñêóþ èíòåðïðåòàöèþ èõ ñòðóêòóðû. Öåëüþ

èçó÷åíèÿ áèîìàêðîìîëåêóë ñ ïîìîùüþ ÏÝÌ ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå

äîñòîâåðíîãî òðåõìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ïëîòíîñòè îáúåêòà.

Íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíûå ïðåèìóùåñòâà (íàïðèìåð âîçìîæ-

íîñòü ðàáîòàòü ñ íåêðèñòàëëèçóþùèìè îáúåêòàìè), ìåòîä ÏÝÌ

íå ëèøåí íåäîñòàòêîâ. Îäíà èç îñíîâíûõ ïðîáëåì ïðèìåíåíèÿ

ÏÝÌ áèîìàêðîìîëåêóë — çíà÷èòåëüíàÿ ñëîæíîñòü ïðèãîòîâëå-

íèÿ îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ è èõ âûñîêàÿ ðàäèàöèîííàÿ íåóñòîé-

÷èâîñòü: îáúåêòû áûñòðî ðàçðóøàþòñÿ ïîä ýëåêòðîííûì ïó÷êîì.

Äðóãàÿ ïðîáëåìà — íèçêàÿ êîíòðàñòíîñòü èçîáðàæåíèé, îáóñëîâ-

ëåííàÿ òåì, ÷òî áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû ñîñòîÿò ïðåèìóùåñòâåííî

èç ëåãêèõ àòîìîâ. Ïðåîäîëåíèå ýòèõ òðóäíîñòåé ñòèìóëèðîâàëî

ðàçðàáîòêó ðàçëè÷íûõ ìåòîäîâ ôèêñàöèè îáðàçöîâ è àïïàðàòóðû

äëÿ ïîâûøåíèÿ ðàäèàöèîííîé ñòîéêîñòè îáúåêòîâ. Òàê, áûëè ðàç-

ðàáîòàíû ìåòîäû êîíòðàñòèðîâàíèÿ îáðàçöîâ, çàìåùåíèÿ âîäíîãî

îêðóæåíèÿ îáúåêòà ãèäðîôèëüíûìè íåëåòó÷èìè ìîëåêóëàìè

è ñâåðõáûñòðîãî îõëàæäåíèÿ îáðàçöîâ äî íèçêèõ òåìïåðàòóð. Óñòà-

íîâëåíî, ÷òî ñîïðîòèâëåíèå îáëó÷åíèþ çàâèñèò îò õèìè÷åñêîé

ñòðóêòóðû îáðàçöîâ. Òàê, íàïðèìåð, íàêîïëåíèå àðîìàòè÷åñêèõ

ôðàãìåíòîâ â ìîíîìåðíîì çâåíå ïîâûøàåò èõ óñòîé÷èâîñòü è ïî-

çâîëÿåò ýôôåêòèâíî ïðèìåíÿòü ìåòîä ÝÌÄ.

Ê îñîáîìó êëàññó çàäà÷, ðåøàåìûõ ìåòîäîì ÏÝÌ, ìîæíî îò-

íåñòè àíàëèòè÷åñêèé ìåòîä êîíòðîëÿ ðàçìåðîâ ÷àñòèö ëàòåêñíûõ

ñèñòåì. Â äîïîëíåíèå ê îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè ÏÝÌ ïîçâîëÿåò

ðàçðåøàòü íàèìåíüøèå ÷àñòèöû ëàòåêñîâ (ðàçìåðîì 100 íì è ìåíü-

øå). Ïðåèìóùåñòâîì ÏÝÌ ÿâëÿåòñÿ òàêæå è òî, ÷òî ñ åå ïîìîùüþ

îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî ðàçìåð ÷àñòèö, èõ ðàñïðåäåëåíèå ïî ðàç-

ìåðàì, íî è ôîðìà ÷àñòèö, ÷òî íåâîçìîæíî ïðè äðóãèõ ìåòîäàõ

èññëåäîâàíèÿ.

§ 18.7. Ìèêðîñêîïè÷åñêèé àíàëèç

588

Äëÿ îöåíêè äèàìåòðîâ êîëëîèäíûõ ÷àñòèö è ôóíêöèè ðàñïðåäå-

ëåíèÿ ðàçìåðîâ ÷àñòèö ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ ðàñòðîâàÿ ýëåêòðîííàÿ

ìèêðîñêîïèÿ.

Òî÷íîñòü ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè êàê àíàëèòè÷åñêîãî ìåòîäà

îïðåäåëåíèÿ ðàçìåðîâ ÷àñòèö ìîæíî ñ÷èòàòü ðàâíîé ±3 %, ÷òî ñîîò-

âåòñòâóåò îøèáêå â îïðåäåëåíèè ìîíîäèñïåðñèîííûõ ëàòåêñîâ. Ïðè

îöåíêå òî÷íîñòè èçìåðåíèé î÷åíü âàæíîé ÿâëÿåòñÿ òåõíèêà ïðåïà-

ðèðîâàíèÿ, ïîñêîëüêó íåïðàâèëüíîå åå ïðèìåíåíèå ìîæåò äàâàòü

ïîãðåøíîñòè, íàìíîãî ïðåâûøàþùèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå âîçìîæ-

íîñòè ìåòîäà. Êàê ðàçíîâèäíîñòü ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè ñóùå-

ñòâóåò ìåòîä ðàñòðîâîé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè (ÐÝÌ), êîòîðûé

ïîçâîëÿåò ïî îáðàçöàì íåáîëüøîãî ðàçìåðà èçó÷àòü ñòðóêòóðíûå õà-

ðàêòåðèñòèêè â øèðîêîì äèàïàçîíå óâåëè÷åíèé (îò îïòè÷åñêèõ äî

ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèõ). Ðàñòðîâûé ýëåêòðîííûé ìèêðîñêîï ïðè

äîñòàòî÷íî âûñîêîì ðàçðåøåíèè äàåò âîçìîæíîñòü ðàáîòàòü ïðè óâå-

ëè÷åíèÿõ 20—100 è óâåëè÷èâàòü ãëóáèíó ôîêóñà â 300 ðàç. Â ïîñëå-

äíåå âðåìÿ ìåòîä ÐÝÌ óñïåøíî ïðèìåíÿåòñÿ â áèîëîãèè è õèìèè.

Ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ ïðèñòàâîê (ãàçîâûõ ìèêðîêàìåð) è êðèî-

ìåòîäîâ ìîæíî èçó÷àòü æèäêèå è ãàçîîáðàçíûå îáúåêòû, íåóñòîé÷è-

âûå ê âîçäåéñòâèþ âûñîêîãî âàêóóìà, â ÷àñòíîñòè âëàæíûå áèîëî-

ãè÷åñêèå ïðåïàðàòû.

Ìåòîä ÐÝÌ ïîçâîëÿåò óñïåøíî ðåøàòü ñëåäóþùèå çàäà÷è:

 ïðîâåäåíèå êîëè÷åñòâåííîãî àíàëèçà ìèêðîñòðîåíèÿ òâåð-

äîòåëüíûõ îáúåêòîâ (òàáëåòîê, ïîðîøêîâ, ãðàíóë è äð.);

 èññëåäîâàíèå ïîðèñòîñòè îáúåêòîâ ñ ðàçìåðîì îò 20 íì äî

äåñÿòêîâ ìèêðîìåòðîâ;

 èçó÷åíèå ìîðôîëîãèè ïîâåðõíîñòè, òî åñòü èññëåäîâàíèå

ðîñòà ñèíòåòè÷åñêèõ è áèîëîãè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ, âûðàùè-

âàåìûõ èç ðàñòâîðîâ;

 âûÿâëåíèå ðàçëè÷íûõ îòëîæåíèé (çàãðÿçíåíèé) ïîâåðõíîñ-

òè ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ è óïàêîâîê;

 îöåíêà ðàçìåðîâ ÷àñòèö ïîëèäèñïåðñíûõ ñèñòåì. Ìåòîä ÐÝÌ

äîñòàòî÷íî èíôîðìàòèâåí ïðè èçó÷åíèè ñòðóêòóðîîáðàçîâà-

íèÿ âîëîêíèñòûõ ñèñòåì, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå

ìåìáðàí â ïðîöåññàõ îáðàòíîãî îñìîñà è ïðè óëüòðàôèëüò-

ðàöèè â ìåäèöèíñêîé ïðàêòèêå.

§ 18.8. ÏÎËßÐÈÌÅÒÐÈß

Ïîëÿðèìåòðèÿ — ìåòîä èññëåäîâàíèÿ, îñíîâàííûé íà èçìåðå-

íèè óãëà ïîâîðîòà ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ëèíåéíî-ïîëÿðèçîâàí-

íîãî ñâåòà ïðè åãî ïðîõîæäåíèè ÷åðåç îïòè÷åñêè àêòèâíûå âåùå-

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ

589

ñòâà. Îïòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü ÷ðåçâû÷àéíî ÷óâñòâèòåëüíà ê ëþáûì

èçìåíåíèÿì ñòðîåíèÿ âåùåñòâà è ê ìåæìîëåêóëÿðíîìó âçàèìî-

äåéñòâèþ, ïîýòîìó îíà ìîæåò äàòü öåííóþ èíôîðìàöèþ î ïðèðî-

äå çàìåñòèòåëåé â ìîëåêóëàõ êàê îðãàíè÷åñêèõ, òàê è êîìïëåêñ-

íûõ íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Èçìåðåíèå óäåëüíîãî âðàùåíèÿ

ïðîâîäèòñÿ ëèáî äëÿ îöåíêè ÷èñòîòû îïòè÷åñêè àêòèâíîãî âåùå-

ñòâà, ëèáî äëÿ îïðåäåëåíèÿ åãî êîíöåíòðàöèè â ðàñòâîðå.

Åùå áîëåå õàðàêòåðíûì ñâîéñòâîì, äàþùèì áîëüøå èíôîðìà-

öèè, ÷åì óäåëüíîå âðàùåíèå ïðè îïðåäåëåííîé äëèíå âîëíû, ÿâëÿ-

åòñÿ äèñïåðñèÿ îïòè÷åñêîãî âðàùåíèÿ (èçìåíåíèå îïòè÷åñêîãî âðà-

ùåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò äëèíû âîëíû) ñîåäèíåíèÿ, äëÿ êîòîðîãî

îïòè÷åñêîå âðàùåíèå ìîæåò áûòü èçìåðåíî â îáëàñòè íå î÷åíü èí-

òåíñèâíîé ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ. Ìåòîä äèñïåðñèè îïòè÷åñêîãî âðà-

ùåíèÿ øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ïðè ñòðóêòóðíûõ è ñòåðåîõèìè÷åñêèõ

èññëåäîâàíèÿõ, ÷àñòî â êà÷åñòâå «ôèíãåðïðèíòíîãî» ìåòîäà.

Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ìåòîäà. Ýëåêòðîìàãíèòíàÿ âîëíà (â ÷àñòíî-

ñòè ñâåò) íàçûâàåòñÿ ëèíåéíî- èëè ïëîñêîïîëÿðèçîâàííîé, åñëè

êîëåáàíèÿ åå ýëåêòðè÷åñêîé êîìïîíåíòû — âåêòîðà íàïðÿæåííî-

ñòè ïîëÿ



ëåæàò â îäíîé ïëîñêîñòè, êîòîðàÿ íàçûâàåòñÿ ïëîñêî-

ñòüþ ïîëÿðèçàöèè. Ïðè ïðîõîæäåíèè ïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà ÷åðåç

íåêîòîðûå âåùåñòâà, êîòîðûå íàçûâàþò õ è ð à ë ü í û ì è (èõ ìî-

ëåêóëû íå èìåþò íèêàêèõ ýëåìåíòîâ ñèììåòðèè, êðîìå ïîâîðîòíîé

îñè 1-ãî ïîðÿäêà), íàáëþäàåòñÿ âðàùåíèå ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè.

Òàêèå âåùåñòâà íàçûâàþòñÿ îïòè÷åñêè àêòèâíûìè. Áîëüøèíñòâî

îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ õèðàëüíû è, ñëåäîâàòåëüíî, îïòè÷åñêè àêòèâ-

íû. Èõ îïòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü îáóñëîâëåíà àñèììåòðè÷íûì ñòðî-

åíèåì ìîëåêóë, ñóùåñòâóþùèõ â äâóõ ôîðìàõ — «ïðàâîé» è «ëåâîé».

Ìîëåêóëû «ïðàâîãî» è «ëåâîãî» îïòè÷åñêè àêòèâíîãî âåùåñòâà

ÿâëÿþòñÿ îïòè÷åñêèìè èçîìåðàìè: îíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé çåð-

êàëüíûå îòðàæåíèÿ äðóã äðóãà. Ôèçè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñâîé-

ñòâà ÷èñòûõ îïòè÷åñêèõ èçîìåðîâ ñîâåðøåííî îäèíàêîâû ïðè îò-

ñóòñòâèè êàêîãî-ëèáî àñèììåòðè÷íîãî àãåíòà, ðåàãèðóþùåãî íà

çåðêàëüíóþ àñèììåòðèþ ìîëåêóë. Ïðîäóêò õèìè÷åñêîé ðåàêöèè

áåç ó÷àñòèÿ òàêîãî àãåíòà — âñåãäà ñìåñü îïòè÷åñêèõ èçîìåðîâ

â ðàâíûõ êîëè÷åñòâàõ — ýòî òàê íàçûâàåìûé ðàöåìàò. Ôèçè÷åñêèå

ñâîéñòâà ðàöåìàòà è ÷èñòûõ îïòè÷åñêèõ èçîìåðîâ ÷àñòî ðàçëè÷íû.

Ïðàâûå è ëåâûå ìîëåêóëû ìîæíî ðàçëè÷àòü, íàïðèìåð, â õèìè-

÷åñêèõ ðåàêöèÿõ ñ ó÷àñòèåì àñèììåòðè÷íûõ àãåíòîâ èëè ìèêðîáè-

îëîãè÷åñêè.

Â çàâèñèìîñòè îò ïðèðîäû îïòè÷åñêè àêòèâíîãî âåùåñòâà âðà-

ùåíèå ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ìîæåò èìåòü ðàçëè÷íûå íàïðàâëå-

íèå è óãîë (ëåâîâðàùàþùåå è ïðàâîâðàùàþùåå âåùåñòâî). Óãîë

âðàùåíèÿ â ðàñòâîðàõ çàâèñèò îò ïðèðîäû ðàñòâîðèòåëÿ è êîíöåí-

òðàöèè. Ïîýòîìó ïîëÿðèìåòðèÿ â õèìèêîôàðìàöåâòè÷åñêîé ïðî-

§ 18.8. Ïîëÿðèìåòðèÿ

590

ìûøëåííîñòè øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ èçìåðåíèÿ êîíöåíòðàöèè ðà-

ñòâîðîâ, îñîáåííî ñàõàðîâ.

×òîáû ïîíÿòü ïðèðîäó ïîëÿðèçàöèè ñâåòà, â êóðñå ôèçèêè èçó-

÷àåòñÿ ýôôåêò äâîéíîãî ëó÷åïðåëîìëåíèÿ ñâåòà, ïðîõîäÿùåãî ÷å-

ðåç êðèñòàëëè÷åñêèå ïîëÿðîèäû. Äëÿ õèìèêîâ ïîëåçíî çíàòü, ÷òî

àíàëîãè÷íûé ýôôåêò ìîæíî íàáëþäàòü è äëÿ òåêóùèõ æèäêîñòåé,

ñîñòîÿùèõ èç òåêñòóðèðîâàííûõ ìîëåêóë (íàïðèìåð, íèòåâèäíûõ,

ïàëî÷êîîáðàçíûõ). Äâîéíîå ëó÷åïðåëîìëåíèå ïðè òå÷åíèè ïîçâî-

ëÿåò ñäåëàòü âûâîäû îòíîñèòåëüíî ôîðìû, ðàçìåðîâ ìîëåêóë íå-

êîòîðûõ áèîëîãè÷åñêè âàæíûõ ñîåäèíåíèé (íàïðèìåð áåëêîâ).

Ôèçè÷åñêàÿ ïðèðîäà äâîéíîãî ëó÷åïðåëîìëåíèÿ îáóñëîâëåíà

àíèçîòðîïèåé ñòðóêòóðû âåùåñòâà îòíîñèòåëüíî ðàñïðîñòðàíåíèÿ

ñâåòà. Ïðè òå÷åíèè íèòåâèäíûå ÷àñòèöû ðàñïîëîæåíû ïàðàëëåëü-

íî; â ðåçóëüòàòå ýòîé óïîðÿäî÷åííîñòè ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ

ñâåòà çàâèñèò îò ïëîñêîñòè åãî êîëåáàíèé. Ñêîðîñòü ñâåòà èìååò

îäíî çíà÷åíèå, êîãäà ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïàðàëëåëüíà óïîðÿ-

äî÷åííûì ìîëåêóëàì, è äðóãîå,— êîãäà îíà ïåðïåíäèêóëÿðíà

ê íèì. Êîëåáàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí (ñâåòà) ìîãóò áûòü ïðåä-

ñòàâëåíû â âèäå äâóõ êîìïîíåíò: ýëåêòðè÷åñêîé



è ìàãíèòíîé



ðàñïîëîæåííûõ âî âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ïëîñêîñòÿõ. Åñëè

ýòè äâå êîìïîíåíòû ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ ñ ðàçëè÷íîé ñêîðîñòüþ òî

ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ ñðåäû äëÿ íèõ îòëè÷àþòñÿ, è ïîýòîìó

«ñîñòàâëÿþùèå» ñâåòà ðàñõîäÿòñÿ â íåé: åñòåñòâåííûé ñâåò â ñðåäå

ðàçäåëÿåòñÿ íà äâà ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ïëîñêîïîëÿðèçîâàííûõ ëó÷à.

Äâîéíîå ëó÷åïðåëîìëåíèå ìîæíî íàáëþäàòü òàêæå â òêàíÿõ, èìå-

þùèõ âîëîêíèñòóþ ñòðóêòóðó èëè äðóãîå óïîðÿäî÷åííîå ñòðîå-

íèå. Ðàñòâîðû èëè æèäêèå âåùåñòâà, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ èçìå-

ðåíèÿ óãëà âðàùåíèÿ, äîëæíû áûòü ïðîçðà÷íûìè.

Òåõíè÷åñêè áîëåå ñëîæíîé, íî è áîëåå èíôîðìàòèâíîé äëÿ

èçó÷åíèÿ ñòðîåíèÿ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ ñïåêòðîïîëÿðèìåòðèÿ: èçìå-

ðåíèå âðàùàòåëüíîé äèñïåðñèè, òî åñòü èçìåíåíèÿ óãëà âðàùåíèÿ

ïðè èçìåíåíèè äëèíû âîëíû ñâåòà. Ôèçèêà ïðîöåññîâ âçàèìîäåé-

ñòâèÿ ñâåòà ñ âåùåñòâîì îñòàåòñÿ òîé æå, ÷òî è ïðè èñïîëüçîâàíèè

ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ.

Äëÿ îïðåäåëåííûõ ñîåäèíåíèé (íàïðèìåð äëÿ êåòîíîâ) ïîëó-

÷àþò õàðàêòåðíóþ êðèâóþ (ýôôåêò Êîòòîíà) ñ ðåçêî âûðàæåííû-

ìè ìàêñèìóìàìè è ìèíèìóìàìè. Îäíàêî ÷èñëî ôóíêöèîíàëüíûõ

ãðóïï îïòè÷åñêè àêòèâíûõ ñîåäèíåíèé ñ ïðàêòè÷åñêè èçìåðèìû-

ìè êðèâûìè ýôôåêòà Êîòòîíà îãðàíè÷åíû ïî ðÿäó ïðè÷èí. Âî-

ïåðâûõ, äëÿ áîëüøèíñòâà ñîåäèíåíèé ýôôåêò îáíàðóæèâàåòñÿ ïðè

äëèíàõ âîëí, ìåíüøèõ 250 ìêì, òî åñòü â ïðåäåëàõ âîçìîæíîñòåé

äîñòóïíûõ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðèáîðîâ; âî-âòîðûõ, ýôôåêò íà-

áëþäàåòñÿ â ìàêñèìóìå ïîãëîùåíèÿ ñâåòà, òî åñòü èíòåíñèâíîñòü

èçìåðÿåìîãî ñâåòà ìîæåò îêàçàòüñÿ íåäîñòàòî÷íîé äëÿ èçìåðåíèÿ

îïòè÷åñêîãî âðàùåíèÿ.

Ãëàâà 18. Ôèçè÷åñêèå ìåòîäû àíàëèçà ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ