光反射干涉生物传感器及其应用研究进展
生物传感器的研究现状及应用
生物传感器的研究现状及应用 生物传感器？这个熟悉但又概念模糊的名词最近不断出现在媒体报道上，生物传感器相关的研究项目陆续获得巨额的研究资助，显示出越来越受重视的前景。要掌握生命科学研究的前研信息，争取好的研究课题和资金，你怎能不了解生物传感器？ 让我们来看看生物通最近的一些报道： 英国纽卡斯尔大学科学家研发了可用于检测肿瘤蛋白以及耐药性MASA细菌的微型生物传感器。该系统利用一个回旋装置来检测，类似导航系统和气袋的原理。振荡晶片的大小类似于一颗尘埃尺寸，有望可使医生诊断和监测常见类型的肿瘤，获得最佳治疗方案。该装置可以鉴定肿瘤标志物－蛋白以及其它肿瘤细胞产生的丰度不同的生物分子。该小组下一步目标是把检测系统做成一个手持式系统，更加快速方便地检测组织样品。欧共体已经拨款1200万欧元资金给该小组，以使该技术进一步完善。 苏格兰IntermediaryTechnologyInstitutes计划投资1亿2千万英镑发展“生物传感器平台（BiosensorPlatform）”——一种治疗诊断技术。作为将诊断和治疗疾病结合在一起的新兴疗法，能够在诊断的同时，提出适合不同病人的治疗方案，可以降低疾病诊断和医学临床的费用与复杂性，同时具备提供疾病发展和药品疗效成果的能力。目前该技术已被使用在某些乳癌的治疗上，只需在事前做些特殊的测试，即可根据结果决定适合的疗程。这个技术更被医学界视为未来疾病疗程的主流。 来自加州大学洛杉矶分校的研究者使用GeneFluidics开发的新型生物传感器来鉴定引起感染的特定革兰氏阴性菌，该结果表明利用微型电化学传感器芯片已经可以用于人临床样本的细菌检查。GeneFluidics'16-sensor上的芯片包被了UCLA设计的特异的遗传探针。临床样本直接加到芯片上，然后其电化学信号被多通道阅读器获取。根据传感器上信号的变化来判断尿路感染的细菌种类。从样品收集到结果仅需45分钟。比传统方法（需要2天时间）
初二物理-光的反射和折射-练习题(含答案)
八年级物理光的反射和折射 一、填空题（每空1分，共32分） 1．光在介质中是沿传播的，光年是的单位。 2．光在真空中的传播速度为km/s，光在其它介质中的速度这个速度。 （大于、小于、等于） 3．太阳发出的光经过8min20s射到地球上，则太阳与地球间的距离是。4．日食的形成是因为。发生日食时，是的影子落在上。6．光的反射定律的内容是：①； ②；③。 光的折射规律的内容是：①； ②；③ ；④； ⑤。 7．光在反射、折射时，光路是。 8．在湖边，可以看到岸边的树在水中的“倒影”，这是光的现象，游泳池充水后，看起来池底升高，水变浅，这是光的现象。 9．当入射光线向法线靠拢时，反射角将；当反射光线与入射光线垂直时，反射角为，当入射光线与平面镜成20°角时，反射角为。 10．一束光线射到平面镜上，当入射角增大10°时，反射光线与入射光线的夹角增大。 11．平面镜成像是由于光的而形成的，其特点是：像到镜面的距离，像和物体的大小，像与物体的连线与镜面，所成像的是。12．将物体放在平面镜前2 m处，则像到镜的距离为；若将物体再远离平面镜1 m，此时物、像之间的距离为。 13．将一铅笔放在平面镜上，要使它的像和铅笔垂直，铅笔应与镜面成角；要使像和铅笔恰在同一直线上，铅笔应与镜面成角。 14．当把笔尖触到平面镜上时，看到笔尖的像与笔尖相距约4 mm，则该平面镜的厚度约为mm。 二、选择题（每小题3分，共42分） 15．下列不属于光源的物体是（） A、太阳 B、月亮 C、明火 D、工作中的电灯 16．下列说法中正确的是（） A、光是沿直线传播的 B、光只在真空中沿直线传播 C、光的传播不需要介质 D、光在同一物质中沿直线传播 17．下列现象不能说明光的直线传播的是（） A、日食 B、小孔成像 C、影子 D、先闪电后打雷 18．人能看见物体是因为（）
光的反射与折射讲解
环球雅思学科教师辅导教案 学员编号：年级：高三课时数：3 学员姓名：辅导科目：物理学科教师： 授课类型T：C：C： 教学目标1、 难度星级★ 授课时间2015年05月08日15:00--17:00 一、光的折射 1．折射现象：光从一种介质斜．射入另一种介质，传播方向发生改变的现象． 2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比． 3．在折射现象中光路是可逆的． 二、折射率 1．定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质． 定义理解： （1）. 光从第1种介质射入第2种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比n12是个常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。 （2）. 在实际应用中，常是光从空气射入某种介质或从某种介质射入空气。空气对光的传播影响较小，当真空处理。当光从真空射入介质时，常数n12可简单记为n. T- 光的折射与反射
（3）. 对不同的介质，常数n 是不同的，它反映介质的光学性质。常数n 越大，光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。 （4）折射率和光在介质中传播的速度有关：当c 为真空中的光速，v 为介质中的光速时：n=v c . （5）折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关 2．公式：n=sini/sin γ0 sin 1C v c ='== λλ，折射率总大于1．即n ＞1． 3.各种色光性质比较：红光的n 最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v 最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角．．．和折．射角．． ）。 4．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质． 例题解析 例1：光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率为 __________ 例2：光在某种介质中的传播速度是2.122×108m/s ，当光线以30°入射角由该介质射入空气时，折射角为多少？ 例3 如图13-1-1所示，光线以入射角θ1从空气射向折射率n=2玻璃表面. （1）当入射角θ1=45°时，反射光线与折射光线间的夹角θ为多少？ （2）当入射角θ1为多少时，反射光线和折射光线垂直？ 三、全反射 1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象． 2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角． 3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C ，则sinC=1/n=v/c 四、棱镜与光的色散 1.棱镜对光的偏折作用 一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边
光的反射和折射
复习：光的反射和折射 教学目标： 1. 明确光的反射及其定律，并学会用它来解决一些简单实际的问题。 2. 明确光的折射及其定律，学习分析生活中的一些折射现象。 3. 知道平面镜成像特点，并能完成简单的作图。 4. 了解科学的研究方法，学习从实验中分析现象，归纳规律的能力。 教学重点： 1.学会用光的反射和折射定律来解释一些生活中实际的问题。 2. 了解科学的研究方法，学习从实验中分析现象，归纳规律的能力。 教学过程： （引入）展示幻灯图片：城市的光学污染图片。 请学生先观看图片，思考之后回答图片所反映的问题。 教师提问：这样刺眼的光学污染为什么会发生呢？ 引导学生进行思考（利用光学知识来解释生活中的实际问题），然后进行小组内讨论交流，最后请小组代表发言。 教师对各学生代表的发言进行小结：阳光遇到光滑的玻璃墙面时发生了镜面反射，照射过来的太阳光对于一栋建筑物的表面可以看成是平行光，经它反射之后得到的仍然是平行光，射入人的眼睛就跟直接抬头看太阳差不多，感觉非常刺眼。 简介现今城市发展过程中的一些错误的倾向：许多高大的建筑物为了美观和室内的透光，采用玻璃墙面的比率越来越高，但玻璃膜墙面的对光的反射率很高，一般达到70%有些甚至能达到90%左右。这就对周围人们的生活造成了一定的影响。现在有一些城市已经意识到了这种新的城市污染，正在采取措施对此进行控制。 教师：既然被称之为污染，那么大家思考一下它会造成哪些危害呢？ 学生先思考然后回答。 教师针对情况可做适当小结： 长时间处于这种环境中对人的视力有损的； 可能导致人神经衰弱； 在开车的司机要是突然被这种耀眼的反射光照到，可能会导致交通意外； 强烈的反射光影响家居生活； 通过玻璃墙面可以彼此看到邻居家的情况，实际上侵犯了他人的隐私权； …… 下面同学们以此为例，来画一幅光路图：一栋建筑物的墙面是覆盖玻璃材料的，早上八点太阳光线与其成30度角入射，请做出它的光路图。 教师请一个学生上黑板完成，其他同学在自己的草稿纸上完成，教师巡视检查学生完成情况。 完成后教师出示课件：光的反射定律。
光的反射和折射光的波动性
2003－2004学年度上学期 高中学生学科素质训练高三物理同步测试（14）—光的反射和折射、光的波动性 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟。 第Ⅰ卷（选择题共40分） 一、每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。 1．有关日食和月食，下列说法正确的有（） A．当月亮将照到地球的太阳光挡住时，将发生日食 B．当照到月亮的太阳光被地球挡住时将发生月食 C．日食发生在望日（农历十五），月食发生在朔日（农历初一） D．日食发生在朔日，月食发生在望日 2．三种透明媒质叠放在一起，且相互平等，一束光在Ⅰ和Ⅱ两媒质的界面上发生了全反射 后，射向Ⅱ和Ⅲ两媒质界面，发生折射如图所示，设定在这三种媒质中的速率v1、v2、v3， 则它们的大小关系是（） A．v1>v2>v3 B．v1>v3> v2 C．v1
4．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P 和Q ，以光的传播方向为轴旋转偏振片P 和Q ，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明 （ ） A ．光是电磁波 B ．光是一种横波 C ．光是一种纵波 D ．光是概率波 5．如图所示，直角三角形ABC 为一透明介质制成的三棱镜的截面，且∠A=30°在整个AC 面上有一束垂直于AC 的平行光射入，已知这种介质的折射率n>2，则 A ．可能有光线垂直AB 面射出 B ．一定有光线垂直BC 面射出 C ．一定有光线垂直AC 面射出 D ．从AB 面和MC 面出射的光线能会聚一点 6．如图所示，一束太阳光通过三棱镜后，在光屏MN 上形成彩色光带ad ，今将一温度计放 在屏上不同位置，其中温度计示数升高最快的区域为 （ ） A ．ac B ．ad C ．bd D ．Dn 7．关于电磁波谱，下列说法正确的是 A ．γ射线的频率一定大于X 射线的频率 B ．紫外线的波长一定小于红外线波长 C ．若某紫外线能使一金属发生光电效应，则所有的X 射线均可使用权该金属发生光电 效应 D ．紫外线光子的能量较大，它是原子内层电子受激发而产生的 8．如图所示，两束单色光a 、b 相互平行地射到凸透镜上，经凸透镜折 射后又保持相互平行 地射出。以下判断正确的是（ ） ①透镜对两单色光的折射率相等 ②b 单色光在透镜中的传播速度较小 ③分别用两单色光做同一双缝干涉实验时，用a 色光得到的干涉条 纹间距较大 ④当a 、b 以相同的入射角从玻璃射向空气时，若a 色光发生了全反射，则b 色光一定发生全反射 A ．①② B ． ②③ C ． ③④ D ．①④
生物传感器的原理及应用
生物传感器的原理及应用 摘要: 随着信息技术与生物工程技术的发展，生物传感器得到了极为迅速的发展，当今各发达国家都把生物传感器列为21世纪的关键技术，给予高度的重视。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域，推动医学发展，而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器；原理；应用；发展 Abstract: As information technology and biological engineering technology, bio-sensors has been very rapid development，today's developed countries regard the biosensor technology as the key to the 21st century, given a high priority. Biosensors are widely used in traditional medicine not only to promote the development of medicine, but also in space life science, food industry, environmental monitoring and widely used in military and other fields. Keyword s: biosensor; principle; application; development
目录 一. 引言 (4) 二. 生物传感器的原理 (4) 三. 生物传感器的应用 (5) 3.1.生物传感器在医学领域的应用 (5) 3.1.1. 基于中医针灸针的传感针 (5) 3.1.2.生物芯片 (5) 3.1.3.生物传感器的临床应用 (5) 3.2.生物传感器在非传统医学领域的应用 (6) 3.2.1．在空间生命科学发展中的应用 (6) 3.2.2．在环境监测中的应用 (6) 3.2.3．在食品工程中的应用 (6) 3.2.4．在军事领域的应用 (6) 四. 生物传感器的未来 (7) 五. 结束语 (7) 六. 参考文献 (7)
(整理)光的反射和折射
光的反射与折射 1．如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是( ) A ．光的反射 B ．光的折射 C ．光的直线传播 D ．小孔成像 答案：B 解析：太阳光线进入大气层发生折射，使传播方向改变，而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高。 2．在水中的潜水员斜看岸边的物体时，看到的物体( ) A ．比物体所处的实际位置高 B ．比物体所处的实际位置低 C ．跟物体所处的实际位置一样高 D ．以上三种情况都有可能 答案：A 解析：根据光的折射定律可知A 项正确。 3．关于折射率，下列说法中正确的是( ) A ．根据 sin θ1 sin θ2 ＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B ．根据sin θ1 sin θ2＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C ．根据n ＝c v 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D ．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
答案：CD 解析：介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值，故n 与v 成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v ＝λf ，当f 一定时，v 正比于λ。n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比。 4．(2012·大连质检)一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是( ) 答案：C 解析：光在两介质的界面上通常同时发生反射和折射，所以A 错误；由反射定律和反射角为45°，根据折射定律n ＝sin θ1 sin θ2得θ1>θ2，故B 错误；C 正确，D 错误。 5. 如图所示，S 为点光源，MN 为平面镜。(1)用作图法画出通过P 点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围。 解析：这是一道关于平面镜成像问题的题目，主要考查对平面镜成像规律的认识，平面镜成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先确定像点的位置，然后再画符合要求的光线以及与之对应的入射光线。
生物传感器原理及应用
Chapter １生物传感器 （Biosensors） ? 1.1 Generalization（概述）? 1.2 Principle （基本原理）? 1.3 Classification（分类）? 1.4 Application（应用）
1.2 生物传感器工作原理 被测对象生物敏 感膜 （分子 识别感 受器） 电 信 号 换 能 器 物理、化学反应 化学物质 力 热 光 声 . . . 图16-1 生物传感器原理图
BIOSENSORS 1.2 生物传感器原理 无论是基于电化学、光学、热学或压电 晶体等不同类型的生物传感器，其探头均由 两个主要部分组成，一是感应器，它是由对 被测定的物质（底物）具有高选择性分子识 别功能的膜构成。二是转换器，它能把膜上 进行的生化反应中消耗或生成的化学物质， 或产生的光、热等转变成电信号，最后把所 得的电信号经过电子技术的处理后，在仪器 上显示或记录下来。
换能器（T r a n s d u c e r ）感受器（R e c e p t o r ）= 分析物（Analyte ） 溶液（Solution ）选择性膜（Thin selective membrane ） 识别元件（Recognition ）生物传感器工作机理 测量信号（Measurable Signal ） BIOSENSORS
（1）将化学变化转变成电信号 酶传感器为例,酶催化特定底物发生化学反应,从而使特定生成物的量有所增减。用能把这类物质的量的改变转换为电信号的装置和固定化酶耦合,即组成酶传感器.常用转换装置有氧电极、过氧化氢。
。光的反射与光的折射教学设计
光的反射教学设计 一、教学目标： 1、知识和技能 （1）了解光在一些物体表面可以发生反射。 （2）认识光反射的规律，了解法线、入射角和反射角的含义。 （3）理解反射现象中光路的可逆性。 （4）了解什么是镜面反射，什么是漫反射。 2、过程和方法 （1）通过实验，观察光的反射现象。 （2）体验和感悟我们是如何看见不发光的物体的。 （3）经历探究“光反射时的规律”，用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系，测量反射光线与法线、入射光线与法线的夹角，总结探究的结论，获得比较全面探究活动的体验。 （4）通过观察，理解镜面反射和漫反射的主要差异。 3、情感、态度、价值观 （1）在探究“光反射时的规律”过程中培养学生的科学态度。 （2）密切联系实际，提高科学技术应用于日常生活和社会的意识。 （3）鼓励学生积极参与探究活动。 二、教学设计： 1、课题引入 【演示实验1】用自制教具投影到墙面上 实验现象：我们能看到一个可爱的图像 【演示实验2】在光的传播路径上放置一块平面镜，看看在两种介质的分界面上会出现什么现象。 实验现象：光被平面镜反射到了天花板上，它改变了光的传播方向，天花板上出现一红色小光斑。 教师总结，板书“第2节，光的反射” 2、新课教学 根据实验2出示一束光射在平面镜上时的光路图
教师讲解：入射点、入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角。 【探究实验】：光的反射定律（学生分组实验） （1）提出问题：光反射时遵循什么规律？ （2）作出假设： （3）设计实验和进行实验 ① 如图所示，先使E,F 成为同一平面，使入射光线沿纸面射向镜面的 O 点，用铅笔描出入射光线和反射光线的径迹。把纸板F 向前或向后折，你还能观察到反射光线吗？ ②用光的反射实验仪器，量出入射角（i ）和反射角（r ）的大小并记录进行比较。 入射角（i ） 反射角（r ）第一次 第二次 第三次 （4）分析和论证 学生分组讨论后进行归纳，得出反射定律 ①反射光线、法线、入射光线位于同一平面内 ②反射光线、入射光线分别位于法线两侧 ③反射角等于入射角 教师补充说明： 光的反射定律可以概括为十二个字“三线同面、两线异侧、两角相等” 教师板书：反射定律三线同面、两线异侧、两角相等 反射角等于入射角，不能说成入射角等于反射角，因为先有入射，再有反射，入射是 因，反射是果。 E F 入射 光线反射光线 O M N
专题复习 光的反射与光的折射人眼球的作用
主题3 单元（四）——波光的直线传播、光的反射与光的折射、人眼 球的作用 一、知识梳理 考点概念类型（用图形表示，便于更直观理解）定律和规律 现 象 光的反射 光从一 种均匀 的物质 射到另 一种物 质的表 面上时， 光会改 变传播 方向，返 回到原 先的物 质中。这 就是光 的反射。 辨别镜面射和漫反射： 项目 不同点 相同点 反射面光线特点 镜面反射 （图甲） 平整光滑 若入射光线平 行，则反射光 线。都遵守光 的。 漫反射 （图乙） 粗糙不平 反射光 线。 光的反射定律：反射光线、入 射光线和法线在 平面内(即三线共面)；反射光 线和入射光线分居在 两侧(即二线分居)； 角等于角(即两角 相等)。始终垂直于某平面的虚 线，公正无私，像个法官一样， 故取名为法线。 波光粼 粼、 平面镜 反射 （镜中 花）、 水中倒 影（水 中月）、 黑板反 光、 光的折射 光从一 种物质 射入另 一种物 质时，传 播方向 一般会 发生改 变的现 象叫光 的折射 入射角、折射角大小比较及垂直入射情况分析： 折射定律：折射光线、入射光 线和法线在内(三 线共面)；折射光线和入射光线 分居在的两侧(二线 分居)；当光从空气斜射入水、 玻璃等透明物质时，折射角 入射角；当光从水、玻璃等透 明介质斜射入空气时，折射角 入射角(当光垂直入射时，光的 传播方向)。 透过水 滴、放 大镜、 矿泉水 瓶看到 字体变 大， 光的直线传播1、光源：自身能够发光的物体。如：太阳（恒星）、萤火虫、水母及电灯、烛焰等。珍 珠、月亮及所有行星不是光源。 2、光的传播：光在同一种均匀物质中沿直线传播。 3、什么是光线？光线是真实存在的吗？答：为了形象地表示光的传播情况，我们通常用一 条带箭头的直线表示光的传播路线和方向。这样的直线叫做光线。光线不是真实存在的。 4、光在不同物质中传播的快慢相同吗？光在真空中传播速度最大有多大？答：为3×108米/ 秒。 5、光年是时间单位吗？答：光在一年内通过的距离，是天文学中的单位； 小孔成 像、日 食、月 食、影 子的形 成。 1 2 3 4 5 例如造成黑板反光例如电影银幕需要
光的干涉 衍射试题(含答案)
光的干涉衍射试题(含答案) 一、光的干涉衍射选择题 1．增透膜的应用)关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是( ) A．增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度 B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1 4 C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1 4 D．因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色 E.涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效果较好 2．关于下列光学现象，正确的说法是() A．水中蓝光的传播速度比红光快 B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄。3．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时()． A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 4．“牛顿环”又称“牛顿圈”，如图甲所示。牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理为“薄膜干涉”。可以用来判断透镜表面曲率半径和液体折射率等。把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示。它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关。以下分析正确的是 A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关 B．球冠的半径越大，圆环的间距越小 C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的 D．被检测的面必须是平的
生物传感器的发展现状与趋势
生物传感器的应用与发展趋势 摘要：生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术, 是一种将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续检测的特点。生物传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，适合野外现场分析的需求，在生物、医学、环境监测，视频，医药及军事医学等领域有着重要的应用价值。 关键词：生物传感器;应用;发展趋势 1生物传感器 从几百年以前,人类就已经在使用生物传感器,而生物传感器的研究始于1962年,Clark和Lyons首先提出使用含酶的修饰膜来催化葡萄糖,用pH计和氧电极来检测相应的信号转变。1967年,Updike和Hick 正式提出了生物传感器这一概念,并成功制备了第一支葡萄糖生物传感器,这一工作对生物学来说具有里程碑意义。生物传感器研究的全面展开是从20世纪80年代开始的,1977年,Kambe等用微生物作识别元素制备了生物传感器,为拓宽检测物的范围,所用到的识别元素不断得到扩展,如细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素先后被应用于生物传感器的构筑中。换能器的种类和质量也不断得到提高和发展,随后细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素也被应用于生物传感器中。逐渐从电化学向光谱学、热力学、磁力、质量及声波等方向拓展,这也使得生物传感器在种类和应用领域上得到发展。 1.1 生物传感器简介 生物传感器指对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质与适当的理化换能器如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。 将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法；高分子载体法；高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器:微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器，研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术，生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能，只对特定反应起催化活化作用，因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。 在21世纪知识经济发展中，生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点，在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括生物药物研究开发）、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 1.2 生物传感器的分类 生物传感器主要有下面三种分类命名方式： 1．根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。相应的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2．根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生物电极传感器，半导体生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 3.以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲和型生物传感器、代谢型或催化型生
光的反射和折射
光的反射与折射 姓名 1、“五一”节，亮亮和家人一起去游玩，他站在美丽的青山湖旁,看到了:(1)岸上的花草，(2)水中的鱼，(3)游船在水中的倒影 (4)水中的 “白云”. 他看到的景物中,属于光的反射形成的是_________;属于光的折射形成的是_________(填序号). 2、下列事例中分别用到了什么光学知识，请填在题后横线上。 （1）激光引导掘进方向______________；（2）猴子水中捞月____________；（3）有经验的渔民叉鱼____________。 3．我国古代就有光现象的描述，如“捞不到的是水中月，摘不到的是镜中花”、“潭清疑水浅”．其中“水中月”、“镜中花”是光的________现象；“疑水浅”是光的______现象，该现象是光从_______中进入_______中所形成的． 4、当你漫步在池塘边，常会看到池塘中的“白云”和在“白云”中游动的鱼，这一现象的正确解释是：看到的“鱼”是由于光的____________形成的 象；看到的“白云”是光的____________形成的 象。 5、在如图中，MM’为空气和玻璃的界面，光的传播情况如图。入射角大小等 于 ，折射角大小等于 ，MM’的左侧是 （选填空气、玻璃） 6．一根筷子插入水中，如图所示。筷子在水里的部分，从水面上斜着看起来向上 折了，这是因为光从 进入 发生____ __的缘故。 光垂直照到水面时，进入水中的光的 不娈， 变小 7. 我国的语言文字丰富多彩，其中有许多语句蕴含了物理知识。请在下表中 填写所列语句涉及到的物理知识。 8．平静的湖面上倒映着美丽的白塔，在这里，…倒映的白塔?是 （ ） A ．白塔的影子． B ．白塔的实像． C ．比白塔略大的虚像． D ．与白塔等大的虚像． 9．当入射光线与平面镜夹角为20°，若保持入射光线方向不变，转动平面镜，使入射光线与平面镜夹角变为50°，则这过程中反射光线偏转角度为 （ ） A ．20°． B ．50°． C ．30°． D ．60° 10．下列现象中，属于光的反射现象的是 （ ） A ．看到插入水中的筷子向上弯折． B ．平静的水面上清楚地映出岸上的景物． C ．看到湖水的深度比实际的要浅． D ．小孔成像． 11．观赏水面风景照片时，总发现景物的“倒影” 比本身暗一些，这是由于：（ ） A ．“倒影”比真实景物的清晰度差 B ．人射水面的光线有一部分折射入水中 C ．光线被反射掉一部分 D ．冲洗照片质量有问题 12．图(8)所示是某同学画的潜望镜的示意图，使用这样的潜望镜看到物体AB 的像是 （ ） A ．放大倒立的实像． B ．缩小倒立的实像． C ．等大正立的虚像． D ．等大倒立的虚像． 13．下面哪个选项是使用了凸面镜的性质 （ ） A ．汽车的观后镜 B ．汽车的头灯 C ．太阳灶 D ．潜艇的潜望镜
生物传感器的应用及发展趋势
生物传感器的应用及发展趋势 摘要: 生物传感器是一类特殊的化学传感器，是以生物体成分（如酶,抗原,抗体,激素等）或生物体本身(细胞,微生物,组织等)作为生物体敏感元件,对被测目标物具有高度选择性的检测器件。生物传感器不仅广泛用于传统医学领域，推动医学发展，而且还在空间生命科学、食品工业、环境监测和军事等领域广泛应用。 关键词:生物传感器种类；原理；应用；趋势 一.生物传感器基本结构和工作原理 生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换能器）构成，以分子识别部 分去识别被测目标，是可以引起某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分 是生物传感器选择性测定的基础。生物传感器通过物理，化学型信号转换器捕捉目标物 与敏感元件之间的反应，并将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来，从而得出 被测量。 生物体中能够选择性地分辨特定特质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识 别功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体和抗原的结合、酶与基质的 结合。在设计生物传感器时，选择适合于测定对象的识别功能物质，是极为重要的前提； 要考虑到所产生的复合物的特性。根据分子识别功能物质制备的敏感元件所引起的化学变 化或物理变化，去选择换能器，是研制高质量生物传感器的另一重要环节。敏感元件中光、热、化学物质的生成或消耗会产生相应的变化量。根据这些变化量，可以选择适光的换能器。 二.生物传感器的分类及应用 1.酶生物传感器 酶传感器是生物传感器的一种，是利用生化反应所产生的或消耗的物质的量，通过电化学 装置转换成电信号，进而选择性地测定出某种成分的器件。酶生物传感器应用于检测血糖 含量，检测氨基酸含量，测定血脂，测定青霉素和浓度，测定尿素，测定血液中的酶含量 酶传感器中应用的新技术：纳米技术 固定化酶时引入纳米颗粒能够增加酶的催化活性，提高电极的响应电流值。首先，纳米颗 粒增强在载体表面上的固定作用；其次是定向作用，分子在定向之后，其功能会有所改善；第三，由于金、铂纳米颗粒具有良好的导电性和宏观隧道效应，可以作为固定化酶之间、 固定化酶与电极之间有效的电子媒介体，从而使得氧化还原中心与铂电极间通过金属颗粒 进行电子转移成为可能，酶与电极间可以近似看作是一种导线来联系的。这样就有效地提 高了传感器的电流响应灵敏度。孟宪伟等首次研究了二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗 粒对葡萄糖生物传感器电流响应的影响，其效果明显优于这=种纳米颗粒单独使用时对葡萄糖生物传感器的增强作用。其原因是纳米粒子具有吸附浓缩效应、吸附定向和量子尺寸颗 粒效应，复合纳米颗粒比单独一种纳米颗粒更易于形成连续势场，降低电子在电极和固定 化酶间的迁移阻力，提高电子迁移率，有效地加速了酶的再生过程，因此复合纳米颗粒可 以显著增强传感器的电流响应。 2.免疫传感器 免疫传感器应用于检测食品中的毒素和细菌，检测DNA 光纤，检测残留的农药，毒品和滥 用药物的检测。
光的反射和折射,光的干涉,光的颜色、色散
第十三章、光同步训练（1）---光的反射和折射，光的干涉，光的颜色、色散 一、选择题 1. 一束光从空气射入某种透明液体，入射角 40，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是（ D ） A. 小于 40 B. 在 40与 50之间 C. 大于 140 D. 在 100与 140与间 2. 一个人身高1.5m ，站在一块竖直的平面镜前，设他的眼睛在头顶下方0.06m 处，为了能看到他自己的脚，镜的下缘离地面的最大距离应为（ B ） A. 1.44m B. 0.72m C. 0.75m D. 0.36m 3. 太阳光沿跟水平面成 30角的方向射来，为了使反射光线成水平方向，则平面镜跟水平线所成的角度为（ A 、C ） A. 15 B. 30 C. 75 D. 120 4. 站在平面镜前4m 的人，沿着与平面镜的镜面垂直的方向匀速走向平面镜，若此人行走速度为0.5m/s ，经2s ，则人对自己的虚像的速度和人对自己虚像的距离分别为（ C ） A. 0，4m B. 0.25m/s ，5m C. 1m/s ，6m D. 2m/s ，6m 5. 让光线通过一块长方形的玻璃砖，下列判断中错误的是（ D ） A. 光线通过玻璃砖后发生的侧向位移与玻璃的厚度有关 B. 光线通过玻璃砖后发生的侧向位移与玻璃的折射率有关 C. 出射光线的方向与玻璃砖的厚度无关 D. 出射光线方向不变是因为没有发生折射 6. 观察者看见太阳刚从地平线升起时，关于太阳的位置下列叙述正确的是（ B ） A. 太阳位于地平线上 B. 太阳位于地平线下 C. 太阳刚处于地平线 D. 大气密度不知，无法判断 7．一束可见光射到空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃砖后从下表面射出，变 为a 、b 两束平行单色光，如图所示，如果束b 是蓝光，则光束a 可能是（D ） A ．红光 B ．黄光 C ．绿 D ．紫光 8．如图所示，红光和紫光分别从介质1和介质2中以相同的入射角射到介质和真空的界面，发生折射时的折射角也相同。设介质1和介质2的折 射率分别为n 1、n 2，则下列结论正确的是（B ） A ．n 1=n 2 B ．n 1>n 2 C ．n 1 光的反射和折射 目的要求 1、通过本课教学使学生了解光的反射和折射现象。 2、培养学生的实验能力（初步学会做不同颜色物体反光不同的实验和光的折射实验）和演绎惟理能力（根据光反射的一般规律，解释一些光反射现象）。 课前准备 教师准备： 1、分组实验材料：白色纸屏，红、黄、蓝、绿、黑、白色的纸，玻璃杯（周围贴一半自一半黑的纸，在涂黑部分竖着开一条直缝），电筒，烧杯，水。 2、挂图或投影片：光的反射、折射 3、学生准备铅笔。 教学过程（ 导入新课 谈话：我们在一年级曾经研究过镜子，镜子有什么作用？ 学习新课 1、指导学生认识光的反射 （1）谈话：还有哪些物体能像镜子一样反光？ （2）实验：试一试，各种学习用品，哪个能像镜子一 样反光？ （3）出示挂图或投影片：光的反射。 （4）讲述：光照到物体表面，被物体挡住，改变了原来传播的方向，反回去了。这种现象叫做光的反射。各种物体都能反光，反光情况不同。像镜子这样表面非常平的物体，能把照射的光集中反射到一个方向，因此看起来表面是亮晃晃的。表面不平的物体也能反光，但反射光是分散的，向着各个方向，看起来表面不是亮晃晃的。 不同物体的反光还有其他的不同。 2、指导学生认识不同颜色的物体反光不同 （1）讲述：下面我们来研究一下，不同颜色的物体反光是否相同。方法是：将白色的纸屏立在向阳的桌上，分别用红、黄、蓝、绿等不同颜色的电光纸对着阳光，使光反射到纸屏上。观察它们反射的光有什么不同？ （2）学生分组实验。 （3）汇报实验结果。 （4）讨论：实验结果说明什么？ （5）教师小结：通过以上研究可以知道，不同颜色的物体反射的光颜色不同，红颜色的物体反射红光，绿颜色的物体反射绿光…… （6）指导学生填写课文中这个问题的空白。 光的折射,反射,衍射,干涉都是什么? 折射： 光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,这个现象叫作光的折射. 折射光线和入射光线、法线在同在一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧. 特点： 1.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,这个现象叫作光的折射.折射光线和入射光线、法线在同在一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧. 2.光从空气斜射入介质时,折射角小于入射角.光从介质斜射入空气时,折射角大 于入射角. 3.在光的反射过程中光路是可逆. 4.光从一种介质直射入另一种介质时,传播方向不变. 5.不同介质对光的折射本领不一样 例子：在空的杯子里放一枚硬币,然后往杯子里倒水,从上面斜着看,随着杯中水面的升高,看起来硬币上浮 光的反射 光射到两种不同的界质时,便有部分光自介面射回原界质中的现象,称为光的反射. 反射定律： （1）入射光线、反射光线和法线在同一平面镜上,且入射光线、反射光线在法线的两侧. （2）入射角等于反射角 . 表面平滑的物体,易形成光的镜面反射,形成刺目的强光,反而看不清楚物体. 通常情况下可以辨别物体之形状和存在,是由于光的漫射之故. 日落后暂时能看见物体,乃是因为空气中尘埃引起光的漫射之故.无论是镜面反射或漫反射,都需遵守反射定律 光的衍射 光在传播过程中遇到障碍物时,它的波阵面受到限制,光会绕过障碍物,改变光的 直线传播,这种现象称为光的衍射.光的衍射和光的干涉一样,是光的波动性的一 种表现. 1．干涉现象 两列频率相同的光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,出现明暗相间的条纹或者是彩色条纹的现象叫做光的干涉. 2．产生稳定干涉的条件 只有两列光波的频率相同,位相差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的 干涉. 由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象 光的干涉 将一束光设法分成两部分并使它们发生叠加,即可获得干涉图样． 1．杨氏双缝干涉实验：从单缝(线光源)发出的单色光射到与之平行的双缝上,即可在双缝屏后获得来自双缝(相干光源)的两束相干光在空间叠加,用光屏承接后 可获得干涉图样(在一定范围内出现等间隔明暗相间的平行干涉条纹；用白光做实验则可获得彩色干涉图样)．相邻两条亮纹 2．薄膜干涉：一列光波照射到透明薄膜上,从膜的前、后表面分别反射形成两列相干光波,叠加后产生干涉．其中,对楔形薄膜来说,凡是薄膜厚度相等的一些相邻 第三章光的干涉 问答题 1、试举一种看起来有明暗相间条纹但又不是干涉的自然现象；再举一个看起来没有明暗相间条纹的自然界中的干涉现象。 解：人眼透过两层叠在一起的窗纱去看明亮的背景，由于窗纱经纬丝纹的不规则性，将看到形状不规则的明暗相间条纹，它决不是干涉的结果。 照相物镜表面看起来是一片监色，并无明暗条纹，但它却是一种干涉现象。 2、如图3－1所示的双孔杨氏干涉装置，作如下单项变化，则屏幕上干涉条纹的情况有何改变？ 1)将双孔间距d变小。 2)将屏幕远离双孔屏。 3)将钠光灯改力氦氖激光。 4)将单孔S沿轴向向双孔屏靠近。 5)将整个装置浸入水中。 6)将单孔S沿横向向上作小位移。 7)将双孔屏沿横向向上作小位移。 8)将单孔变大。 9)将双孔中的一个孔的直径增大到原来的两倍。 图3－1 解：1)条纹间距变宽，零级位置不变，可见度因干涉孔径角φ变小而变大了。 2)条纹变宽，零级位置不变，光强弱了。 3)条纹变宽，零级位置不变，黄条纹变成红条纹。 4)条纹间距不变，光照变强，但可见度因干涉孔径角φ变大而变 小。 5)条纹间距降为原有的3/4，可见度因波长变短而变小。 6)整个条纹区向下移，干涉条纹间距和可见度均不变。 7)干涉条纹向上移，间距和可见度不变。 8)光强变大，可见度变小，零级位置不变，干涉条纹间距不变。 9)孔2S 的面积是孔1S 的4倍，表明孔2S 在屏上形成振幅为4A 的 光波，孔1S 则在屏上形成振幅为A 的光波。屏上同位相位置处的最大光强()22254A A A I =+=大，是未加大孔2S 时的(25/4)倍；屏上反位相位置处的最小光强()2294A A A I =-=小，也不是原有的零。可见度由原有的1下降为())47.0925925=+-，干涉条纹间距和位置都不变。 3、用细铁丝围成一圆框，在肥皂水中蘸一下，然后使圆框平面 处于竖直位置，在室内从反射的方向观察皂膜。开始时看到一片均匀光的反射和折射教案
光的折射、反射、干涉、衍射
几何光学——光的干涉