Оптические методы исследования

Оптические методы исследования основаны на использовании законов оптики, касающихся природы, распространения и взаимодействия с веществом электромагнитного излучения оптического диапазона (видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение). Законы геометрической оптики, характеризующие прямолинейное распространение света в однородных средах, его отражение и преломление в гетерогенных средах, лежат в основе расчета, конструирования и эксплуатации таких широко используемых в медицине приборов, как микроскопы, рефрактометры, медицинские осветители, аппараты для светолечения, эндоскопы, лазерные установки и др.

Для качественного и количественного определения химических элементов в биологических жидкостях и тканях, в лекарственных препаратах и других объектах служит спектрально-эмиссионный анализ. Он заключается в изучении спектра света, который испускают атомы и молекулы, возбужденные различными способами, например нагреванием до высоких температур. Разновидностью эмиссионного анализа является метод пламенной фотометрии, позволяющий определять содержание в биологических образцах ионов калия, натрия, лития и др. Действие большой группы оптических приборов основано на оптических законах взаимодействия света с веществом. Для измерения рефракции или показателя преломления света исследуемых образцов используют рефрактометры. Их применяют при определении чистоты дистиллированной воды, содержания сахарозы в водных растворах, общего белка в сыворотке крови и пр. Для измерения поглощения света веществом с целью анализа состава и структуры образца широко применяют фотометрические и спектрофотометрические методы (колориметрию, фотометрию, спектрофотометрию).

Приборы, служащие для этой цели, получили название колориметров, фотометров, спектрофотометров. Спектрофотометры позволяют изучать характерные спектры поглощения различных веществ и устанавливать их химическое строение и количественное содержание в растворах, например ферментов, гормонов, витаминов, нуклеиновых кислот, углеводов, спиртов, липидов и др. Величина рассеяния света исследуемыми объектами, например коллоидными растворами, определяется методом нефелометрии и турбидиметрии. О содержании вещества судят по интенсивности светового потока, который рассеивается взвешенными частицами определяемого вещества (нефелометрия), или по поглощению светового потока этими частицами (турбидиметрия). Для измерения концентрации и изучения свойств оптически активных молекул применяют поляриметры и спектрополяриметры. В медицине они находят наибольшее практическое применение при определении концентрации сахара в моче (сахарометрия). Поглощение света веществом нередко сопровождается возникновением вторичного излучения с меньшей длиной волны (см. Люминесценция).

Приборы, служащие для изучения люминесценции, получили название флюориметров, спектрофлюориметров, микроцитоспектрофлюориметров. Они используются для структурного анализа биологически активных молекул, определения количественного содержания в образце витаминов, ферментов, промежуточных продуктов обмена, стероидов. Совокупность оптических методов, используемых для изучения процесса восприятия света глазом человека, традиционно выделяется в самостоятельный раздел оптики — физиологическую оптику. Они служат для исследования остроты зрения, абсолютной чувствительности, критической частоты слияния световых мельканий и др. В этих методах используют такие оптические приборы, как офтальмоскопы, офтальмометры, глазные рефрактометры, адаптометры и т.д.

Библиогр.: Практическое руководство по физико-химическим методам анализа, под ред. И.П. Алимарина и В.М. Иванова, с. 5, М., 1987.