EKSAMEN I EMNE TFY4265 BIOFYSISKE MIKROTEKNIKKER

Transkript

1 Sid av 6 NOGES TEKNISK-NATUVITENSKAPELIGE UNIVESITET INSTITUTT O YSIKK aglig kontakt nd ksamn: Navn: Bjøn Tog Stokk Tl: EKSAMEN I EMNE TY465 BIOYSISKE MIKOTEKNIKKE dag. dsmb 4 Tid: kl Tillatt hjlpmidl: C- Typgodkjnt kalklato md tomt minn. O. Jahn og K.J. Kntsn: omlsamling i matmatikk K. ottmann: Mathmatisch omlsammlng K. ottmann; Matmatisk omlsamling S. Batt og T.M. Conin: Mathmatical omla En dl oml ølg som n dl av oppgavsttt. Sns all i k 5, 4 OPPGAVE. (Vkt ) a) Lag n skiss som vis lysgangn gjnnom t lysmikoskop som innstilt i ølg Köhls blysningspinsipp. Angi navn på d lik lins, blnd og and komponnt, og ds innbyds plassing. oml Köhls blysningspinsipp og angi bgnnlsn o dtt pinsippt. Hvodan kontolls oppløsningsvnn i lysmikoskopi innstilt i ølg Köhls blysningspinsipp? b) Gjø d o dn dominnd vkslvikningn mllom lys og objkt (pøv) nå man ha t nt amplitd objkt, og t nt asobjkt. Lag n skiss av som vis lysgangn i d dln av t lysmikoskop som viktigst o kontastdannlsn vd avbildning av t asobjkt nå n bk t askontast lysmikoskop. Angi hvilk komponnt og plassing av diss i lysgangn i lysmikoskopt som tngs o askontast lysmikoskopi. c) Gi n kotattt bskivls av loscns og hvodan dtt tnytts vd loscnsmikoskopi. Lag n skiss som vis innbyds plassing av d optisk komponntn vd piillmining loscnsmikoskopi. Angi gnskapn til iltt/iltn i ohold til loscnsgnskapn. Gjø d o d ndliggnd pinsippn i mltioton lysmikoskopi. Hva sonansngiovøing og på hvilkn måt kan dtt tnytts vd stdi av biologisk pøv?

2 Sid av 6 OPPGAVE (Vkt ) a) Bskiv gnlt oppbyggingn og vikmåtn til t atomic oc mikoskop (AM). Vd "non"-kontakt mod kan n bk ligning (): d z dz m γ kz sinωt int ( z) () dt dt til å bskiv gnskapn til jæn md spissn ("cantilv") som bks vd avbildningn. Anta at vi stat md obsvasjon av tøkd pøv og kspimntn gjnnomøs i lt. Gjø d o d lik lddn i ligning () og bskiv hva som skj, vd bk av dnn ligningn, nå spissn skal øs nd mot pøvn o å komm i posisjon o avbildning. Pøvn og AM spissn bli dtt nddykkt i væsk. Gjø d o hvodan paamtn i likn. nd sg, og hvodan n kan tvikl tknologin o å kompns o ønskd kt i dtt tilllt. b) Gjø kot d o ndliggnd pinsipp o dynamisk katspktoskopi, hnd kotattt bskivls av målmtod, analys, og totisk gnnlag. Gi ksmpl på hvilk(n) typ() inomasjon knyttt til biologisk makomolkyl n kan bstmm vd hjlp av dynamisk katspktoskopi. OPPGAVE (Vkt ) a) Gjø d o hvilk typ lkton-pøv vkslvikning som n kan da nytt av i lktonmikoskopi. Hvilk typ vkslvikning bnytts i d lik typ lktonmikoskopi? Bskiv gnskapn til t lktonoptisk asobjkt, og hvodan n kan da nytt av dnn bskivlsn til å bgn ktn på lktonståln nå dn pass pøvn. b) Gjø kot d o hvoo dt nødvndig å ppa biologisk pøv o lktonmikoskopi. Gi n kotattt bskivls av d lik tinnn i d to ppaingstknikkn: (i) innstøping; snitting og aging og (ii) ysiksing; akting, og tngmtallpådamping. Hvilkn ppaingstknikk godt gnt o øntgnmikoanalys av biologisk pøv?

3 Sid av 6 Stdntn.. akltt Sid OPPGAVE 4 (Vkt ). I dnn oppgavn oppgitt 4 mlig sva, hvoav tt iktig. Stt kyss vd sidn av dt iktig svat og bk dtt oppgavakt som n dl av bsvalsn. Altnativt angis svat vd å skiv tt valgmlight i bsvalsn. a) Modlasjonskontast lysmikoskopi aliss vd å stt inn ølgnd typ optisk lmnt() i lysgangn til t lysmikoskop:. iltpakk. lktonoptisk modlato og pinnhll (pinhol). wollaston pism og polaisnd ilt 4. aptblnd md ktanglæt hll og modlasjonsplat md skto som dmp lys b) Tansnksjonn til t optisk mikoskop bskiv:. total lysmngd i bildt i ohold til objktt. avbildingssystmts billdannnd gnskap i dt ll om. dn oitansomt av avbildningsystmts implssponsnksjon 4. dybdskapht vd avbildningn c) Kvanttbytt til n gitt misjonsposss stimlt vd absopsjon av oton angi:. hvo mang tilnæmt samtidig ksitasjon som nødvndig o å å til misjonn. sansynlight o at t absobt oton slt i dn angitt misjonsposssn. andl av ngi til absobt oton som ikk tapt i vibasjonslaksasjon 4. sansynlight o n kaskadaksjon som spalt molkylt d) AP okotls som bks om:. loscnc covy at photoblaching. loscns sonanc at phosphonc. loscns otation at polaization 4. loscns covy at polaization ) Pinsippt om total ind lksjon anvnds i lysmikoskopi o å:. avgns tningn til innallnd lys mot t objkt slik at n kan obsv tt møkltpinsippt. slktivt stiml til loscns til loscnd molkyl som ligg svæt næ n gnslat. avgns tningn til lys som ha blitt lktt a n pøv o dmd oppnå bd kontast 4. saml alt lyst a lyskildn vd å bk t hlspil bak lyskildn o dtt snd dt inn i mikoskopt

4 Sid 4 av 6 Stdntn.. akltt Sid ) Polym ptation (åling) obsvt blant annt vd skvnsill avbildning av -aktin in vito vd hjlp av loscnsmikoskopi, kaaktist vd. Aktiv tanspot dvt vd obk av ATP som katalys n polymisasjonsdpolymisasjonssykls i d to ndn til nklt -aktin. Bvgls til nkltib av -aktin bgnst av nævæ av d and -aktin ibn. Litn bvglsshastight langs lngdtningn til dt nklt -aktin i ohold til på tvs 4. Økt bvglssiht til nkltib av -aktin md øknd konsntasjon av -aktin. g) En dilktisk kolloidal kl md bytningsindks mind nn løsningsmiddl påviks av n okst lasstål til å:. Bli angt md sntm av kl i intnsittsmaksimm. Bli okst sntalt i stålgangn, mn ha iht til å olytt sg langs stålaksn til laslyst. Bli astøtt av lasståln 4. odamp på gnn av o sto oppvaming h) o van d Waals intaksjonn mllom to atom gjld:. tiltkknd potnsial md avstandsavhngig poposjonalt md / 6 hvo avstand. kan btakts til å væ sammnsatt av to additiv bidag. ha n tiltkknd og astøtnd komponnt som gi t total potnsial md båd tt / og tt / 6 ldd 4. gjld kn o ntto ladd atom hvo tldningn ta tgangspnkt i dn lktostatisk btakningn. i) IEL n okotls knyttt til:. Analysmtod o bstmmls av lativ lastisk gnskap til n pøv bstmt vd hjlp av AM, vd intgasjon av kat-domasjonspoiln til lik domasjon. Angivls av maksimalt dynamisk katomåd tilgjnglig vd kontolllktonikk til AM (oc Implmntd to Elctonic Limi. Høyst katpåvikning a AM spiss på pøv innn tilgjnglig vibasjonsamplitd, oc Indcd Excitation Limit 4. AM analys o bstmmls av lativ ladningstttht i ohold til topogaisk vaiasjon av stisk vkslvikning. j) Bsch tomt bskiv. Sammnhng mllom avbøyning av n lktonban i t magntlt i ohold til lktonts hastight og stykn på magntltt. Sammnhng mllom dimomnt til t lkton som bvg sg i n ban langs n lktonoptisk aks og magntisk lks. Ekt av lktisk lt på bvglsn t lkton innn n lktomagntisk lins 4. Ekt av magntltstykn i n magntisk lins o okallngdn til dnn.

5 Sid 5 av 6 Oppgitt oml. Din all støls i d d vntlt bk. B E t D H J t B D ρ E E xp j( k ω ε ε I E k E E ε c E µ µ 4 h ( V ) p hv / c h / ( nm) c Kc Φ n c / c ε ε µ c ε θ M 6π ( ) ( Bc.. Bc) sin ( θ ) G P( θ ) M jk jk ( P ) Φ k( θ ) sphical sac Ω Ω( x, Ω( x, 6 jϕ ( x, y ) k τ M jk z φ ( ) C w( z) w ( ) / πw ( P ) Π α α β β α α β β (, ) Ω (, ) φ g da ( x, y ) h( x, y ; x, y dx, y ) gi ) ( x dy dρ ρ J D ( E) ρ dt k BT h( x, y ; x, y ) kδ x Mx y My ( ) i i i, i ± jα at X Y H ( X, Y ) lswh g( x, jϕ( x, I( x, y ) ± jα jϕ( x, y ) α ± αϕ( x.85 ( X, Y ) Y.5. H Y k o D l l c ts E b ( ) xp kbt oy > Y o Y.6Y o Y [.6Y, Y [ kh( ) υ δ ] I I I I I cos cos x ], y ) ε ( )

6 Sid 6 av 6 h i ( x) h x l l ts ts l ts κ / κ ts d 4π n sin θ n cosθ cosθ sinθ sinθ cosφ w( ) 4πε γ τ D lclts lc π kbt / κ c k T w( ) b w(, Ω) dω dω 4π w(, Ω) w(, Ω) [( σ ) ( σ ) ] 6 dω A B w( ) 4 6 β kb T / xβ d L P d σ ε χ E K y π Dh π k t m 4π l E ρ b b β χ( ω) E ( ) E ω k kvt ω ω jω ω Q mω km Q γ γ W x d z dz m γ ( k ') z sinωt dt dt ( 4π ρ / ) z ( π Cρ ( z) zdz πcρ D) ( )( ) n n n n ( ) ( )( ) z D z n n D 4π ( D) πw ( D) Dκ ( D) κ σ σ S sph plan plan plan εε t S( xp ko ( t') dt' p ) ko ( )xp ln 4E δ ( v) / C 4 δ πk ( ko ( ') d' [ ko ] [ ln / ] * ko * ( ) * β j Ψ( q, H ( p op, q op, Ψ( q, t E m Ek mc E sin ( θ k M A V (, z) V (, z) z z q z 8mV (, z) z B (, z) dz ) V (, z) 4V (, z) I( z) I() qb (. z) 8mV (, z) z / d s / h.nm m Ek Ek / V