Г. П. Шамаев.
Схема опрыскивателя-опыливателя: 1 - полевая штанга; 2 - распыливающие наконечники опыливателя; 3 - резервуар опрыскивателя; 4 - гидромешалка; 5 - бункер опыливателя; 6 - нагнетательный кран; 7 - манометр; 8 - регулировочный клапан; 9 - плунжерный насос; 10 - всасывающий фильтр; 11 - вентилятор.
Опсонины
Опсони'ны(от греч. opsMnion - снабжение пищей), антитела, относящиеся к классу иммуноглобулиновG(IgG) и в значительной степени определяющие противобактериальную, противовирусную и противоопухолевую сопротивляемость организма. Термин «О.» введён английскими учёными А. Райтом и С. Дугласом (1903) для обозначения гуморальных факторов крови, облегчающих и стимулирующих фагоцитоз бактерий лейкоцитами. Молекулы О. несут «цитофильный» участок, имеющий сродство к мембране фагоцитов. В момент соединения О. с антигеном бактерии, вируса или чужеродной макромолекулой происходит обнажение этого участка и его присоединение к поверхности фагоцита. Снижая энергию поверхностного взаимодействия лейкоцита и объекта фагоцитоза (например, уменьшая силы электростатического отталкивания), О. стимулируют прилипание, поглощение частицы и её разрушение фагоцитом. Кроме IgG, опсонизирующей активностью в присутствии комплемента обладают иммуноглобулины М (IgM). Первые 5 компонентов комплемента значительно усиливают опсонизирующие свойства IgG. Помимо гуморальных антител, опсонизацию осуществляют цитофильные антитела, фиксированные на некоторых фагоцитах. Наряду с комплементом неспецифическим опсонизирующим эффектом обладают фибрин, а также полипептид, выделяемый лимфоцитами при контакте со специфическим антигеном. У насекомых (у которых отсутствуют иммуноглобулины и рецепторы для IgG на фагоцитах) в гемолимфе содержатся специальные опсонизирующие белки. О. обусловливают важное свойство фагоцитарной реакции - её избирательность: благодаря О. фагоцит «распознаёт» и поглощает лишь чужеродные, но не «свои» макромолекулы и клетки. Ряд бактериальных веществ (полисахариды пневмококков и менингококков, белки стрептококков) способны угнетать фагоцитарную активность лейкоцитов. Антитела к этим веществам выполняют функцию О. Вирулентные штаммы стафилококка и кишечных бактерий выделяют особый белок, блокирующий цитофильный участок О. и тем самым угнетающий фагоцитоз. В организме О. совместно с комплементом, тромбоцитами, фагоцитами осуществляют нейтрализацию чужеродных веществ и микробов.
Лит. см. при ст. Фагоцитоз .
А. Н. Мац.
Оптация
Опта'ция(от лат. optatio - желание), в международном праве выбор гражданства лицами, имеющими гражданство двух или более государств, производимый на основании соглашения заинтересованных государств или их национального законодательства. Чаще всего осуществляется при территориальных изменениях по специальным соглашениям, предоставляющим гражданам договаривающихся государств право О. Дети, как правило, при О. следуют гражданству родителей.
Примером О., связанной с территориальными изменениями после 2-й мировой войны 1939-1945, является Мирный договор с Италией 1947, согласно которому гражданам, постоянно проживавшим до 1946 на территориях, переходящих к другим государствам, было предоставлено право О. гражданства в течение 1 года.
После Октябрьской революции 1917 Советское государство заключило соглашение об О. с государствами, выделившимися из состава бывшей Российской империи (например, с Финляндией). Ряд соглашений об О. СССР заключил после 2-й мировой войны. Например, Протокол об О. к Договору между СССР и Чехословакией 1945 о Закарпатской Украине предусматривал, что лица украинской и русской национальностей, проживавшие на территории Чехословакии (в регионах Словакии), и лица словацкой и чешской национальностей, проживавшие на территории Закарпатской Украины, могут выбирать гражданство СССР или Чехословакии.
В 1956-66 СССР заключил с рядом социалистических государств конвенции о двойном гражданстве (см. в ст. Бипатриды ), в которых также предусматривалась О. гражданства.
Оптика
О'птика(греч. optik - наука о зрительных восприятиях, от optуs - видимый, зримый), раздел физики, в котором изучаются природа оптического излучения (света), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества. Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны , и поэтому О. - часть общего учения об электромагнитном поле . Оптический диапазон длин волн охватывает около 20 октав и ограничен, с одной стороны, рентгеновскими лучами , а с другой - микроволновым диапазоном радиоизлучения. Такое ограничение условно и в значительной степени определяется общностью технических средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне. Для этих средств и методов характерны основанные на волновых свойствах излучения формирование изображений оптических предметов с помощью приборов, линейные размеры которых много больше длины волны l излучения, а также использование приёмников света , действие которых основано на его квантовых свойствах.
По традиции О. принято подразделять на геометрическую, физическую и физиологическую. Геометрическая оптика оставляет в стороне вопрос о природе света, исходит из эмпирических законов его распространения и использует представление о световых лучах , преломляющихся и отражающихся на границах сред с разными оптическими свойствами и прямолинейных в оптически однородной среде. Её задача - математически исследовать ход световых лучей в среде с известной зависимостью преломления показателяnот координат либо, напротив, найти оптические свойства и форму прозрачных и отражающих сред, при которых лучи проходят по заданному пути. Методы геометрической О. позволяют изучить условия формирования оптического изображения объекта как совокупности изображений отд. его точек и объяснить многие явления, связанные с прохождением оптического излучения в различных средах (например, искривление лучей в земной атмосфере вследствие непостоянства ее показателя преломления, образование миражей , радуг и т.п.). Наибольшее значение геометрическая О. (с частичным привлечением волновой О., см. ниже) имеет для расчёта и конструирования оптических приборов - от очковых линз до сложных объективов и огромных астрономических инструментов. Благодаря развитию и применению вычислительной математики методы таких расчётов достигли высокого совершенства и сформировалось отдельное направление поучившее название вычислительной О.
По существу отвлекается от физической природы света и фотометрия , посвященная главным образом измерению световых величин , Фотометрия представляет собой методическую основу исследования процессов испускания, распространения и поглощения излучения по результатам его действия на приёмники излучения. Ряд задач фотометрии решается с учётом закономерностей восприятия человеческим глазом света и его отдельных цветовых составляющих. Изучением этих закономерностей занимается физиологическая О., смыкающаяся с биофизикой и психологией и исследующая зрительный анализатор (от глаза до коры головного мозга) и механизмы зрения .
Физическая О. рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. Утверждение, что свет есть поперечные электромагнитные волны, основано на результатах огромного числа экспериментальных исследований
дифракции света
,
интерференции света
,
поляризации света
и распространения света в анизотропных средах (см.
Кристаллооптика
,
Оптическая анизотропия
). Совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света, изучается в крупном разделе физической О. - волновой О. Её математическим основанием служат общие уравнения классической электродинамики -
Максвелла уравнения
. Свойства среды при этом характеризуются макроскопическими материальными константами -
диэлектрической проницаемостью
e и
магнитной проницаемостью
m, входящимив уравнения Максвелла в виде коэффициентов. Эти константы однозначно определяют показатель преломления среды: n =
.
Феноменологическая волновая О., оставляющая в стороне вопрос о связи величин e и m (обычно известных из опыта) со структурой вещества, позволяет объяснить все эмпирические законы геометрической О. и установить границы её применимости. В отличие от геометрической, волновая О. даёт возможность рассматривать процессы распространения света не только при размерах формирующих или рассеивающих световые пучки систем >>l(длины волны света) но и при любом соотношении между ними. Во многих случаях решение конкретных задач методами волновой О. оказывается чрезвычайно сложным. Поэтому получила развитие квазиоптика (особенно применительно к наиболее длинноволновому участку спектра оптического излучения и смежному с ним т. н. субмиллиметровому поддиапазону радиоизлучения) в которой процессы распространения, преломления и отражения описываются геометрооптически но в которой при этом нельзя пренебрегать и волновой природой излучения. Геометрический и волновой подходы формально объединяются в геометрической теории дифракции, в которой дополнительно к падающим, отражённым и преломлённым лучам геометрической О. постулируется существование различного типа дифрагированных лучей.
Огромную роль в развитии волновой О. сыграло установление связи величин e и m с молекулярной и кристаллической структурой вещества (см. Кристаллооптика , Металлооптика , Молекулярная оптика ). Оно позволило выйти далеко за рамки феноменологического описания оптических явлений и объяснить все процессы, сопровождающие распространение света в рассеивающих и анизотропных средах и вблизи границ разделов сред с разными оптическими характеристиками, а также зависимость от l оптических свойств сред - их дисперсию, влияние на световые явления в средах давления, температуры, звука, электрического и магнитного полей и многое др.
В классической волновой О. параметры среды считаются не зависящими от интенсивности света; соответственно, оптические процессы описываются линейными (дифференциальными) уравнениями. Выяснилось, однако, что во многих случаях, особенно при больших интенсивностях световых потоков, это предположение несправедливо; при этом обнаружились совершенно новые явления и закономерности. В частности, зависимость показателя преломления от напряжённости поля световой волны (нелинейная поляризуемость вещества) приводит к изменению угла преломления светового пучка на границе двух сред при изменении его интенсивности, к сжатию и расширению световых пучков ( самофокусировка света и его самодефокусировка), к изменению спектрального состава света, проходящего через такую (нелинейную) среду (генерация оптических гармоник), к взаимодействию световых пучков и появлению в излучении т. н. комбинационных частот, выделенных направлений преимущественного распространения света (параметрические явления, см. Параметрические генераторы света ) и т.д. Эти явления рассматриваются нелинейной оптикой , получившей развитие в связи с созданием лазеров .
Хорошо описывая распространение света в материальных средах, волновая О. не смогла удовлетворительно объяснить процессы его испускания и поглощения. Исследование этих процессов ( фотоэффекта , фотохимических превращений молекул, закономерностей спектров оптических и пр.) и общие термодинамические соображения о взаимодействии электромагнитного поля с веществом привели к выводу, что элементарная система (атом, молекула) может отдавать энергию электромагнитному полю (или, напротив, получать её от него) лишь дискретными порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения n (см. Излучение ). Поэтому световому электромагнитному необходимо сопоставить поток квантов света - фотонов , распространяющихся в вакууме со скоростью светас= 2,99·10 9 см/ сек. Фотоны обладают энергией hn, импульсом с абсолютной величиной hn/ cи массой hn/ c 2(их масса покоя равна нулю, см. Масса ), а также спиномh/2p; здесь h= 6,65·10 27 эрг/ сек- Планка постоянная . В простейшем случае энергия, теряемая или приобретаемая изолированной квантовой системой при взаимодействии с оптическим излучением, равна энергии фотона, а в более сложном - сумме или разности энергий нескольких фотонов (см. Многофотонные процессы ). Явления, в которых при взаимодействии света и вещества существенны квантовые свойства элементарных систем, рассматриваются квантовой О. методами, развитыми в квантовой механике и квантовой электродинамике , а оптические явления, не связанные с изменением собственных состояний квантовых систем (например, давление света , Доплера эффект ), могут трактоваться в рамках как классических волновых, так и фотонных представлений.
Двойственность природы света (наличие одновременно характерных черт, присущих и волнам, и частицам) - частное проявление корпускулярно-волнового дуализма , свойственного, согласно квантовой теории, всем объектам микромира (например, электронам, протонам, атомам). Исторически концепция корпускулярно-волнового дуализма, впервые сформулированная именно для оптического излучения, окончательно утвердилась после обнаружения волновых свойств у материальных частиц (см. Дифракция частиц ) и лишь некоторое время спустя была экспериментально подтверждена для соседнего с оптическим диапазона электромагнитного излучения - радиоизлучения ( квантовая электроника , квантовая радиофизика). Открытие квантовых явлений в радиодиапазоне во многом стёрло резкую границу между радиофизикой и О. Сначала в радиофизике, а затем в физической О. сформировалось новое направление, связанное с генерированием вынужденного излучения и созданием квантовых усилителей и квантовых генераторов излучения ( мазеров и лазеров). В отличие от неупорядоченного светового поля обычных (тепловых и люминесцентных) источников, излучение лазеров в результате управления полем актами испускания входящих в них элементарных систем характеризуется упорядоченностью ( когерентностью ). Оно отличается высокой монохроматичностью (Dn/n ~ 10 –13, см. Монохроматический свет ), предельно малой (вплоть до дифракционной) расходимостью пучка и при фокусировке позволяет получать недостижимые ни для каких других источников плотности излучения (~10 18 вт· см –2· стер –1). Появление лазеров стимулировало пересмотр и развитие традиционных и возникновение новых направлений физической О. Большую роль стали играть исследования статистики излучения (статистическая О.), были открыты новые нелинейные и нестационарные явления, получили развитие методы создания узконаправленных когерентных пучков света и управления ими (когерентная О.) и т.д. Особую важность приобрело изучение круга явлений, связанных с воздействием света на вещество (до появления лазеров наибольшее внимание привлекало воздействие вещества на свет). Развитие лазерной техники привело к новому подходу при создании оптических элементов и систем и, в частности, потребовало разработки новых оптических материалов, которые пропускают интенсивные световые потоки, сами не повреждаясь (силовая О.).
Все разделы О. имели и имеют многочисленные практические применения. Задачи рационального освещения улиц, помещений, рабочих мест на производстве, зрелищ, исторических и архитектурных памятников и пр. решаются светотехникой на основе геометрической О. и фотометрии, учитывающей законы физиологической О.; при этом используются достижения физической О. (например, для создания люминесцентных источников света ) и оптические технологии (изготовление зеркал, светофильтров , экранов и т.д.). Одна из важнейших традиционных задач О. - получение изображений, соответствующих оригиналам как по геометрической форме, так и по распределению яркости (иконика), решается главным образом геометрической О. с привлечением физической О. (для установления разрешающей способности приборов и систем, учёта зависимости показателя преломления от l- дисперсии света и др.). Геометрическая О. даёт ответ на вопрос, как следует построить оптическую систему для того, чтобы каждая точка объекта изображалась бы также в виде точки при сохранении геометрического подобия изображения объекту. Она указывает на источники искажений изображения и их уровень в реальных оптических системах (см. Аберрации оптических систем ). Для построения оптических систем существенна технология изготовления оптических материалов (стёкол, кристаллов, оптической керамики и пр.) с требуемыми свойствами, а также технология обработки оптических элементов. Из технологических соображений чаще всего применяют линзы и зеркала со сферическими поверхностями, но для упрощения оптических систем и повышения качества изображений при высокой светосиле используют и асферические оптические элементы.
Новые возможности получения оптических образов без применения фокусирующих систем даёт голография , основанная на однозначной связи формы тела с пространственным распределением амплитуд и фаз распространяющихся от него световых волн. Для регистрации поля с учётом распределения фаз волн в голографии на регистрируемое поле накладывают дополнит. когерентное поле и фиксируют (на фоточувствительном слое или др. методами) возникающую при этом интерференционную картину. При рассматривании полученной т.о. голограммы в когерентном (монохроматическом) свете получается объёмное изображение предмета.
Появление источников интенсивных когерентных световых полей (лазеров) дало толчок широкому развитию голографии. Она находит применение при решении многих научных и технических проблем. С помощью голографии получают пространственные изображения предметов, регистрируют (при импульсном освещении) быстропротекающие процессы, исследуют сдвиги и напряжения в телах и т.д.
Оптические явления и методы, разработанные в О., широко применяются для аналитические целей и контроля в самых различных областях науки и техники. Особенно большое значение имеют методы спектрального анализа и люминесцентного анализа , основанные на связи структуры атомов и молекул с характером их спектров испускания и поглощения, а также спектров комбинационного рассеяния света . По виду спектров и их изменению со временем или под действием на вещество внешних факторов можно установить молекулярный и атомный состав, агрегатное состояние, температуру вещества, исследовать кинетику протекающих в нём физических и химических процессов. Применение в спектроскопии лазеров обусловило бурное развитие нового её направления - лазерной спектроскопии. Спектральный и люминесцентный анализ используют в различных областях физики, астрофизике, геофизике и физике моря, химии, биологии, медицине, технике, в ряде гуманитарных наук - искусствоведении, криминалистике и пр.
Чрезвычайно высокая точность измерительных методов, основанное на интерференции света, обусловила их большое практическое значение. Интерферометры широко применяют для измерений длин волн и изучения структуры спектральных линий , определения показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных измерений длин, измерений угловых размеров звёзд и др. космических объектов (см. Звёздный интерферометр ). В промышленности интерферометры используют для контроля качества и формы поверхностей, регистрации небольших смещений, обнаружения по малым изменениям показателя преломления непостоянства температуры, давления или состава вещества и т.д. Созданы лазерные интерферометры с уникальными характеристиками, резко расширившие возможности интерференционных методов за счёт большой мощности и высокой монохроматичности излучения лазеров.
Явление поляризации света лежит в основе ряда методов исследования структуры вещества с помощью многочисленных поляризационных приборов . По изменению степени поляризации (деполяризации) света при рассеянии и люминесценции можно судить о тепловых и структурных флуктуациях в веществе, флуктуациях концентрации растворов, о внутри- и межмолекулярной передаче энергии, структуре и расположении излучающих центров и т.д. Широко применяется поляризационно-оптический метод исследования напряжений в объёмах и на поверхностях твёрдых тел, в котором эти (механические) напряжения определяются по изменению поляризации отражённого или прошедшего через тело света. В кристаллооптике поляризационные методы используются для изучения структуры кристаллов, в химической промышленности - как контрольные при производстве оптически-активных веществ (см. также Сахариметрия ), в минералогии и петрографии - для идентификации минералов, в оптическом приборостроении - для повышения точности отсчётов приборов (например, фотометров ).
Широкое распространение получили высокочувствительные спектральные приборы с дифракционной решёткой в качестве диспергирующего элемента ( монохроматоры , спектрографы , спектрофотометры и др.), использующие явление дифракции света. Дифракция на ультразвуковых волнах в прозрачных средах позволяет определять упругие константы вещества, а также создать акустооптические модуляторы света (см. Модуляция света ).
Оптические методы, заключающиеся в анализе рассеяния света (особенно мутными средами ), имеют большое значение для молекулярной физики и её приложений. Так, нефелометрия даёт возможность получать данные о межмолекулярном взаимодействии в растворах, определять размеры и молекулярный вес макромолекул полимеров , а также частиц в коллоидных системах , взвесях и аэрозолях . Последнее весьма важно для атмосферной оптики , оптики красок и порошков. Ценные сведения об энергетической структуре молекул и свойствах тел дают изучение комбинационного рассеяния света , Мандельштама - Бриллюэна рассеяния и вынужденного рассеяния света , обнаруженного благодаря использованию лазеров.
Очень широка сфера практического применения приборов, основанных на квантовых оптических явлениях - фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей , усилителей яркости изображения ( электроннооптических преобразователей ), передающих телевизионных трубок и т.д. Фотоэлементы используются не только для регистрации излучения, но и как устройства, преобразующие лучистую энергию Солнца в электроэнергию для питания электро-, радио- и др. аппаратуры (т. н. солнечные батареи). Фотохимические процессы лежат в основе фотографии и изучаются в специальной области, пограничной между химией и О., - фотохимии . Помимо исследования процессов внутри- и межмолекулярной передачи энергии, фотохимия уделяет большое внимание преобразованию и запасанию световий (например, солнечной) энергии и изменению оптических свойств веществ под действием света (фотохромия). На основе фотохромных материалов разрабатываются новые системы записи и хранения информации для нужд вычислительной техники и созданы защитные светофильтры с автоматическим увеличением поглощения света при возрастании его интенсивности. Получение мощных потоков монохроматического лазерного излучения с разными длинами волн открыло пути к разработке оптических методов разделения изотопов и стимулирования направленного протекания химических реакций, позволило О. найти новые, нетрадиционные применения в биофизике (воздействие лазерных световых потоков на биологические объекты на молекулярном уровне) и медицине (см.