Bài giảng lý sinh: Chương 3

Bài giảng lý sinh chương 3 trình bày các nội dung kiến thức liên quan đến vấn đề quang sinh học. Quang sinh học nghiên cứu các quá trình sảy ra trong cơ thể sống dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy và tia tử ngoại. Trong chương này bài giảng tập trung nghiên cứu các vấn đề liên quan đến sự tương tác của ánh sáng lên vật chất, các tính chất của sóng ánh sáng, sự hấp thụ ánh sáng, điều kiện hấp thu lượng tử. Hy vọng với lượng kiến thức phong phú và đầy đủ bài giảng sẽ mang đến cho người đọc những kiến thức bổ ích về lý sinh nói chung và vấn đề quang sinh học nói riêng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng lý sinh: Chương 3 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC Quang sinh học nghiên cứu các quá trình sảy ra trong cơ thể sống dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy và tia tử ngoại.§1. Tương tác của ánh sáng lên vật chất: Sơ lược về ánh sáng: Ngày nay lý thuyết và thực nghiệm đều chứng tỏ rằng ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt. a) Tính chất sóng của ánh sáng:• Ánh sáng nhìn thấy là sóng điện từ. Sóng điện từ gồm 2 thành phần là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên , hai thành phần này cùng tồn tại và luôn biến đổi, chuyển hóa lẫn nhau; Vì vậy, để đặc trưng cho sóng ánh sáng chỉ cần dùng hoặc E B BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng:• Nhiều nghiên cứu thực nghiệm cho thấy tác dụng của ánh sáng lên phân tử vật chất do E quyết định; Nên để đặc trưng cho sóng ánh sáng người ta sử dụng và gọi là véc tơ dao động sáng. Phương trình mô tả véc tơ giao động sáng có dạng: E = E0 cos(ωt + φ) Với: E0 là biên độ, ω là tần số góc, ω φ là pha ban đầu, ν = 2π là tần số, 1 T = ν là chu kỳ dao động của ánh sáng.cn BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌC a) Tính chất sóng của ánh sáng: • Vận tốc ánh sáng trong chân không là c= 3.108 m/s. Trong chân không, quãng đường ánh sáng lan truyền được trong thời gian 1 chu kỳ là bước sóng λ = c.T; trong môi trường vật chất thì λ = v.T, với v là vận tốc truyền ánh sáng trong môi c trường vật chất: v = n (n là chiết suất của môi trường). BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng: Bằng máy quang phổ, người ta phân tích được một chùm ánh sáng tự nhiên phát đi từ nguồn thông thường (ánh sáng trắng) thành nhiều chùm ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau (gọi là quang phổ của ánh sáng trắng) gồm 7 màu: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng:Đỏ, cam, vàng , lục, lam, chàm, tím, tương ứng vớicác khoảng bước sóng như sau:Màu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tímλ ( µm) 0,76- 0,62- 0,59- 0,575 0,5- 0,49- 0,42- 0,62 0,59 0,575 -0,5 0,49 0,42 0,4 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng:• Ánh sáng nhìn thấy gây ra nhiều tác dụng khác nhau khi tương tác lên vật chất như làm đen kính ảnh, tác dụng lên tế bào thần kinh thị giác giúp ta nhìn thấy vật, gây phản ứng quang hợp ở thực vật, gây tác động đến sự sinh trưởng, phát triển của sinh vật như gây hiệu ứng hướng sáng, hiệu ứng quang chu kỳ,... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng: Ngoài ánh sáng nhìn thấy, còn có các sóng điện từ nằm ở lân cận ánh sáng nhìn thấy, đó là:• Loại có λ < 0,4 µm gọi là tia tử ngoại, lại được chia thành các loại sau:• λ từ 0,4 - 0,32 µm chủ yếu gây ra tác dụng phát quang• λ từ 0,32 - 0,28 µm chủ yếu gây ra phản ứng quang hóa• λ từ 0,28 - 0,2 µm có thể gây ra các biến đổi sinh học mang tính chất phá hủy biến tính trong cơ thể sinh vật, tạo ra các đột biến di truyền, gây tử vong, ức chế các quá trình sinh tổng hợp,... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng: Tia tử ngoại cũng có thể gây ra các tác dụng có lợi, như kích thích các quá trình sinh trưởng phát triển, quá trình sinh tổng hợp và các phản ứng men,… Tất cả hai loại tác dụng trên đều có ý nghĩa quan trọng trong đời sống thực tiễn của các ngành y học, nông học, kỹ thuật vi sinh,…• Loại tia tử ngoại có λ từ 0,2 – 0,001 µm, gọi là tia tử ngoại xa, loại này có tính chất gần giống với tia Rơnghen (tia X). BÀI GIẢNG LÝ SINH γλ ( µm)CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCa) Tính chất sóng của ánh sáng: Như vậy có thể biểu diễn sóng điện từ với bước sóng khác nhau theo dãy (thang sóng điện từ) như sau: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCb) Tính chất hạt của ánh sáng:• Theo Anhstanh, chùm ánh sáng là chùm hạt, mỗi hạt là một photon (hay lượng tử ánh sáng). Vận tốc chuyển động của photon trong chân không là c và cường độ chùm sáng tỷ lệ với số photon trong chùm sáng đó.• Mỗi photon mang năng lượng xác định: ε= h ν = hc Trong đó: , ν lần lượt là tần số và bước λ λsóng của ánh sáng h = 6,625.10-34 (J.s) là hằng số Plank BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG III: QUANG SINH HỌCb) Tính chất hạt của ánh sáng:• Năng lượng của photon có thể đo bằng các đơn vị: J; eV (1eV = 1,6.10-19 J); kcal (1eV = 3,83.10-23 kcal); erg (1eV = 1,6.1012 erg);• Với 1mol lượng tử ánh sáng có năng ν lượng là NA.h gọi là 1Anhstanh ...