Bài giảng Quang sinh áng sáng và sự sống - ĐHYK Thái Nguyên

Bài giảng Quang sinh áng sáng và sự sống thuộc bộ môn Lý sinh Y học trường ĐHYK Thái Nguyên, trình bày về bản chất ánh sáng, khái niệm lượng tử năng lượng (photon), thuộc tính sóng của ánh sáng, hấp thụ ánh sáng, hiện tượng phát quang,...Mời bạn đọc cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Quang sinh áng sáng và sự sống - ĐHYK Thái Nguyên TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA BỘ MÔN LÝ SINH Y HỌC QUANG SINHÁNH SÁNG VÀ SỰ SỐNG6/3/2014 1 I. BẢN CHẤT ÁNH SÁNG KHÁI NIỆM LƯỢNG TỬ NĂNG LƯỢNG (PHOTON)MỤC TIÊU :HIỂU RÕ VỀ LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNGGHI NHỚ MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐẶC TRƯNG CHO MỖI THUỘC TÍNH 6/3/2014 2 1. Khái niệm1. Lược sử về cấu tạo vật chất và bản chất của ánh sángTrong suốt mấy ngàn năm qua, con người không ngừng đi sâu tìm hiểu bảnchất của ánh sáng và cấu tạo của vật chất nói chung. Đó là một quá trình lâudài với không ít những sự kiện và biến đổi phức tạp của khoa học. Có thể chiaquá trình đó thành 3 giai đoạn : Giai Đoạn 1: Bắt đầu từ vài trăm năm trước công nguyên và kéo dài đếngiữa thế kỷ 17. Giai Đoạn 2: Bắt đầu từ khi có những thuyết đầu tiên, về bản chất của ánhsáng và kết thúc bằng sự ra đời của thuyết điện từ ánh sáng của Mac-xoen. Giai đoạn 3: Bắt đầu từ đầu thế kỷ 20 bằng sự ra đời của Lý thuyết lượngtử ánh sáng và kéo dài cho đến ngày nay 6/3/2014 32. Thuộc tính sóng của ánh sángNăm 1865, Macxoen đã đưa ra thuyết điện tử ánh sáng vớinhững nội dung chính như sau:- ánh sáng được truyền đi dưới dạng sóng.- Sóng ánh sáng là một loại sóng điện từ, được đặc trưng bởi haivéc tơ là véc tơ cường độ điện trường E và véc tơ cường độ từtrường H.- Tại mỗi điểm mà sóng ánh sáng lan truyền tới, véc tơ E vuônggóc với véc tơ H và vuông góc với phương truyền sóng.- Véc tơ E và H biến đổi theo quy luật hình sin E = E0 Cos(t +  ) (1) H = H0 Cos(t +  ) (2) 6/3/2014 4- Căn cứ vào bước sóng ánh sáng người ta cũng chia thangsóng điện tử nói chung thành các dải sóng sau :Sóng vô tuyến : Bước sóng  ~ 105 - 10-3 m Hồngngoại : ” ~ 10-3 - 0,76 mKhả kiến : ” ~ 0,76 - 0,39 mTử ngoại : ” ~ 0,39 – 10-2 mRơnGhen : ” ~ 10-2 - 10-5 mGamma : ” < 10-5 m 6/3/2014 5 3. Thuộc tính hạt của ánh sáng, khái niệm lượng tử năng lượng (Photon)Năm 1900, Plank và Anh-xtanh đã chỉ ra rằng :- Năng lượng của ánh sáng (quang năng) được truyền đi mộtcách gián đoạn, không liên tục tức là trong dòng ánh sáng, cóchỗ năng lượng được tập trung lại, những chỗ khác không cógì,Từ quan niệm đó, hai ông đã đưa ra giả thuyết, cho rằng:Dòng ánh sáng là dòng của những hạt riêng biệt, nhữnghạt này được gọi là lượng tử năng lượng hay Photon. 6/3/2014 6 - Mỗi Photon được đặc trưng bởi 3 thông số cơ bản:+ Năng lượng  =h (1) .+ Động lượng P = /v = h / v = h/ (2) .+ Khối lượng tĩnh m0 = 0 (3) .Biểu thức (1) cho biết: Mỗi photon có một giá trị nănglượng riêng.Biểu thức (2) cho biết: Mối quan hệ giữa thuộc tính sóngvà thuộc tính hạt.Biểu thức (3) cho biết: Khái niệm Pho-ton luôn gắn vớichuyển động (lan truyền). 6/3/2014 7 HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ PHÁT QUANGMục tiêu :• Trình bày được hai hiện tượng: Hấp thụ ánh sáng và phát quang• Vận dụng để giải thích cơ chế thị giác và các ứng dụng trong Y học 6/3/2014 8 Hấp thụ ánh sáng1. Hiện tượng Xét một môi trường vật chất nào đó. Khi chiếu một chùm photonvào môi trường, giữa chùm photon và các phân tử của môi trườngsẽ có sự tương tác qua lại với nhau, kết quả là:+ Về phía chùm photon: toàn bộ hoặc một phần năng lượng củanó sẽ bị mất mát vào môi trường tức sau khi ra khỏi môi trường sẽbị yếu đi hoặc triệt tiêu.+ Về phía môi trường vật chất: Các nguyên tử hay phân tử đangtừ trạng thái cơ bản sẽ chuyển sang các trạng thái mới có nănglượng lớn hơn gọi là trạng thái kích thích. Quá trình tương tác và trao đổi năng lượng nói trên được gọi là quátrình hấp thụ ánh sáng của môi trường. 6/3/2014 92. Tính chất*Hiện tượng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào bản chất và cấutrúc của môi trường. Ví dụ 1 :*Hiện tượng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào bản chất củachùm ánh sáng tới. Ví dụ 2:*Hiện tượng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào bề dày lớp vậtchất hấp thụ.Ví dụ 3:   Ta nói sự hấp thụ có tính chất lọc lựa. 6/3/2014 10 Tính chất hấp thụ lọc lựa có thể giải thích cơ chế về màu sắc của các sự vật, hiện tượng xung quanh ta.Ví dụ : - Máu có màu đỏ - Tương tự lá cây có màu xanh ...