Биологиялық обьектлердің люминесценциясы: фотолюминесценция, хемилюминесценция

Орындаған:

Тексерген:

Жоспар

Люминесценция

Хемилюминесценция

Электролюминесценция

Фотолюминесценция

Люминесценция (лат. lumen - жарық, escent - әлсіз) - табиғатта кездесетін кейбір заттардың сыртқы факторлар себебінен сәуле шығару құбылысы. Люминесценция кезінде шыққан жарықтын жиілігі оны қоздырушы жарық жиілігінен өзгеше. Люминесценция құбылысын жарықтың шашырауы, шағылуы және денелердің термодинамикалық тепе-теңдік күйіндегі жылулық сәуле шығаруы тәрізді құбылыстардан ажырата білу керек. Қыздырғандағы жарық шығарудан бұл бөлек, мұнда жылуды шығаратын жүйе энергиясы пайдаланылмайды. Сондықтан да оны "салқын жарық" деп те атайды. Люминесценция электрон қоздырылған күйінен негізгі күйге ауысқанда пайда болады. Люминесценциялаушы кез келген агрегат күйде болуы мүмкін.

Табиғатта люминесценцияны кейбір жәндіктердің түнде жарқырауы, шіріген ағаштардың, минералдардың жарық шығаруы, солтүстік шұғыла (полюстік шұғыла) құбылыстарында бақылауға болады. Зат кұрамының люминесценттік анализін жасау тәсілі люминесценция құбылысына негізделген. Бұл - дәлдігі өте жоғарғы тәсіл. Люминесценцияның спектрлік сызықтарының интенсивтігі бойынша зерттеліп отырған 1 г заттың құрамындағы 10−11 г қоспаны айыруға болады. Химиялық люминесценттік сапалық зерделеу тәсілі арқылы қоспаның құрамындағы заттарды анықтайды. Люминесценттік жарқырау сипаты бірдей болып көрінетін нәрселерді бір-бірінен айырып алуға мүмкіндік береді. Бұл - іріктеу люминисценттік анализ тәсілі. Осы тәсілмен медицинада аурудың диагнозын қояды. Ал ауыл шаруашылығында тұқымның сапасын зерттейді, сол сияқты мұнайдың құрамын анықтап, алмаздарды іріктейді.

Люминесценцияны қоздырудың әдістеріне байланысты олардың бірнеше түрі:

Рентгенолюминесценция рентген сәулелерінің әсерінен пайда болады. Оны рентген аппаратының экранынан бақылауға мумкіндік бар.

Радиолюминесценция деп заттардың (люминофорлардың) және сәулелерінің әсерінен жарқырауын айтады. Люминесценцияның бұл түрі сцинтилляциялық есептеуіштердің экрандарында пайда болады.

Катодлюминесценция электрондық сәулемен шығарылады. Оны телевизордың, осциллографтың және т. б. электрон сәулелік құралдардың экранынан бақылауға мүмкіндік бар.

Сонолюминесценция құбылысы кейбір сұйықтардың ерітінділерінен ультрадыбыс толқындары өткенде пайда болады.

Хемилюминесценция - химиялық әсер ету нәтижесінде, не химиялық реакция жүрген кезде пайда болатын дененің люминесценциясы. Хемилюминесценция экзотермалық химиялық процесстермен байланысты. Тірі ағзаларда жүретін хемилюминесценция (жәндіктер, балықтардың жарқырауы) биолюминесценция деп аталады және тотығу процесстерімен байланысты. Оның жарықтылығы тәжірибе жүргізіліп отырған температурадағы жылулық жарық шығарудың жарықтылығынан бірнеше ондаған есе көп болуы мүмкін.

Электр заряды кезінде электр өрісінде қозғалған иондар мен электрондардың соқтығысу нәтижесінде пайда болған жарықты - электролюминесценция дейді. газдардағы разряд кезінде бақылауға болады.

Фотолюминесценция - түскен жарық әсерінен дененің жарық шығаруы. Люминесценцияның бұл түрі көзге көрінетін және ультракүлгін сәулелерінің әсерінен пайда болады. Фотолюминесценцияға мысал ретінде кейбір люминофорлармен боялған сағат циферблатының жарқырауын келтірсекте жетеді.

1852 жылы Д. Стокс люминесценциялық сәулеленудің толқын ұзындығы әрқашан оны тудырған жарық толқынының ұзындығынан артық болатынын тағайындады. Түскен жарық квантының энергиясы фотолюминесценциямен қоса басқа да оптикалық емес процестерге (мысалы, ортаны қыздыруға) жұмсалады: hυ =Е + hυ Бұдан hυ>hυлюм немесе λ<λлюм, яғни Стокс ережесі шығады. Кейбір жағдайда Стокс ережесі бұзылып, фотолюминесценттік жарықтың толқын ұзындығы оны тудырған жарықтың толқын ұзындығынан аз болады. Мұны антикстік сәулелену дейді. Бұл сәулелену кезінде қоздырушы сәулелену квантының hυ энергиясына люминесценцияланатын зат атомдарының жылулық қозғалыс энергиясы қосылады υлюм>υ болады.

Жарқырауының ұзақтығына қарап люминесценция екіге бөлінеді

Флуоресценцияға негізінен қос байланыспен қабысқан тұйық тізбекті құрылымдағы органикалық қосылыстар ие болады. Жартылай тұйық тізбекті түзеді. Ароматты заттардың басым көпшілігі интенсивті флуоресценцияланады. Күрделі органикалық косылыс құрылымындағы - OH, - OR, - NH2 топтары флуоресценция құбылысын күшейтсе, ал - С02Н, - N02, - S04H төмендетеді, кейде сөндіруі де мүмкін. Мұнымен қатар флуоресценция құбылысы ароматты қосылыстардағы сақинаны тұйықтауға септігін тигізіп, олар металхелатты тұйық тізбек түзеді.

Фосфоресценция құбылысы өтетін кристаллдарда (оларды фосфор дейді) келіп түскен жарықтың әсерінен электррон жарықталу центрінен бөлініп шығады. Жарықталу центрлері иондар, атомдар, иондар жиынтығы немесе атомдар мағында топтасқан басқа заттар болуы мүмкін. Оларды белсендеушілер дейді. Бөлініп шыққан электрон өзінің орнына қайтып келгенде немесе сол орынға басқа бір электрон келгенде жарық бөлініп шығады.

Биолюминесценция дегеніміз - тірі ағзалардың жарық шығаруға қабілеттілігі. Бактериялар, саңырауқұлақтар да жарық береді, ал жануарлар арасында теңізді мекендейтін сан алуан тіршілік иесі мұндай қасиеттен мақұрым емес. Құрлықтағы жануарларда бұл құбылыс сирек кездескендіктен, шұғыла шашудан қоңыздар көш бастап тұр. Ғалымдар жарқырауық биолюминесценциясы - аталықтар мен аналықтар түн түнегінде бір-бірімен танысуға арналған қарым-қатынас құралы деген анықтама береді.