Bài giảng lý sinh: Chương 3

Ả

ả

NG III: QUANG SINH H C CH Ọ

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ ọ i tác d ng c a ánh sáng nhìn th y và tia t ướ

Quang sinh h c nghiên c u các quá trình s y ra trong c ơ ử

ứ ủ

ụ

ấ

th s ng d ể ố ngo i.ạ ươ

ấ

ậ

ơ ượ ề

§1. T S l Ngày nay lý thuy t và th c nghi m đ u ch ng t

r ng

ứ

ệ

ề

ánh sáng v a có tính ch t sóng, v a có tính ch t h t.

ng tác c a ánh sáng lên v t ch t: ủ c v ánh sáng: ự ế ấ

ỏ ằ ấ ạ

ừ ấ

ủ

ệ ừ ng bi n thiên và t

ừ a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: • Ánh sáng nhìn th y là sóng đi n t ấ ệ

. Sóng đi n t ệ ừ ồ tr ừ ườ

ườ

ế

ồ ạ

g m 2 ng bi n ế i và luôn bi n đ i, ổ ế ư

ể

ẫ ỉ ầ

thành ph n là đi n tr ầ thiên , hai thành ph n này cùng t n t ầ chuy n hóa l n nhau; Vì v y, đ đ c tr ng cho sóng ể ặ ậ ho c ặ ánh sáng ch c n dùng B

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

ề

ấ

ệ ử ậ

i ườ

ử ụ ươ

ộ ộ

ả

ầ

ố

p 2

ụ ấ c a ánh sáng lên phân t E quy t ế v t ch t do ủ đ nh; Nên đ đ c tr ng cho sóng ánh sáng ng ể ặ ị ta s d ng và g i là véc t dao đ ng sáng. ơ ọ giao đ ng sáng có véc t ng trình mô t Ph ơ 0 cos(ωt + φ) d ng: E = E ạ V i: E 0 là biên đ , ộ ω là t n s góc, ớ φ là pha ban đ u, ầ ν = là t n s , T = là chu kỳ dao đ ng c a ánh sáng.

ầ ủ

ộ

1 n

ủ ự a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: • Nhi u nghiên c u th c nghi m cho th y tác d ng ứ

c n

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

ấ

ủ

c= ậ ố

ng ánh sáng lan truy n đ

ượ ề c sóng ườ ờ

ướ ấ ườ c trong λ = c.T; λ = v.T, v i v ớ

c n

ng v t ch t thì ề ấ ế t su t c a ấ ủ

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: • V n t c ánh sáng trong chân không là 3.108 m/s. Trong chân không, quãng đ th i gian 1 chu kỳ là b trong môi tr ậ là v n t c truy n ánh sáng trong môi ậ ố ng v t ch t: v = (n là chi tr ậ ườ ng). môi tr

ườ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

ấ

ủ ổ

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: B ng máy quang ph , ng c m t chùm ánh sáng t

ộ ườ ự

i ta phân tích nhiên phát đi ắ ồ

ắ

ắ ọ

ằ đ ượ ng (ánh sáng tr ng) ngu n thông th t ườ ừ thành nhi u chùm ánh sáng đ n s c có ơ ề màu s c khác nhau (g i là quang ph c a ổ ủ ánh sáng tr ng) g m 7 màu: ắ ồ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

ỏ

ươ

ng ng v i ớ

ứ

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: Đ , cam, vàng , l c, lam, chàm, tím, t ụ c sóng nh sau:

ướ

Lam Chàm Tím

các kho ng b ả Màu Đỏ

ư Cam Vàng L cụ

( mm

)

0,76- 0,62

0,62- 0,59

0,59- 0,575

0,575 -0,5

0,5- 0,49

0,49- 0,42

0,42- 0,4

ấ ủ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

ấ

ụ

ầ

th c v t, gây ậ

ộ

ể ng ng, phát tri n ướ

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: ủ • Ánh sáng nhìn th y gây ra nhi u tác d ng ề ấ khác nhau khi t ng tác lên v t ch t nh ư ậ ươ ấ bào làm đen kính nh, tác d ng lên t ế ả th n kinh th giác giúp ta nhìn th y v t, ậ ấ ị gây ph n ng quang h p ợ ở ự ả ứ tác đ ng đ n s sinh tr ưở ự ế c a sinh v t nh gây hi u ng h ệ ứ ư ậ ủ sáng, hi u ng quang chu kỳ,... ệ ứ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng:

ủ

ấ

n m

ệ ừ ằ

ậ

Ngoài ánh sáng nhìn th y, còn có các sóng đi n t ấ ở

ngo i, l

c chia

ọ

ử

lân c n ánh sáng nhìn th y, đó là: ạ

i đ ạ ạ ượ

ấ • Lo i có λ < 0,4 µm g i là tia t ạ

ủ ế

• •

0,4 - 0,32 µm ch y u gây ra tác d ng phát quang 0,32 - 0,28 µm ch y u gây ra ph n ng quang

ụ ả ứ

ủ ế

•

ể

ế

ủ

ổ ơ ể ứ

ử

ế

thành các lo i sau: λ t ừ λ t ừ hóa 0,28 - 0,2 µm có th gây ra các bi n đ i sinh h c λ t ọ ừ mang tính ch t phá h y bi n tính trong c th sinh v t, ấ ậ ế t o ra các đ t bi n di truy n, gây t vong, c ch các ề ế ộ ạ quá trình sinh t ng h p,...

ổ

ợ

Ọ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

ể

ử

ủ

ngo i cũng có th gây ra các tác d ng có ụ ng phát ưở ư ả ứ

ợ

ổ

ụ

ề

0,2 – 0,001 µm, g i là tia

ử

ọ

ấ ạ

• Lo i tia t ạ ngo i xa, lo i này có tính ch t g n gi ng v i ớ ạ

ấ ầ

ố

t ử tia R nghen (tia X).

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: Tia t i, nh kích thích các quá trình sinh tr l ợ tri n, quá trình sinh t ng h p và các ph n ng ể men,… T t c hai lo i tác d ng trên đ u có ý nghĩa quan ấ ả ạ tr ng trong đ i s ng th c ti n c a các ngành y ự ễ ủ ọ ờ ố h c, nông h c, k thu t vi sinh,… ậ ỹ ọ ọ ngo i có λ t ạ ừ ạ

Ả

( mm

NG III: QUANG SINH H C

) CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

v i b

ấ ủ

ư ậ

ệ ừ

ệ ừ ớ ướ ễ sóng khác nhau theo dãy (thang sóng đi n t ) nh sau:

a) Tính ch t sóng c a ánh sáng: Nh v y có th bi u di n sóng đi n t ể ể

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

ạ

ng t

Ọ

ử

ậ

ủ

ộ ể ng đ chùm sáng t

v i s photon

ộ ộ

ườ

ỷ ệ ớ ố

ng xác đ nh: = h =

ị

ượ t là t n s và b

h t là m t photon (hay l ượ ạ t c chuy n đ ng c a photon trong chân không là ố c và c trong chùm sáng đó. • M i photon mang năng l l Trong đó: , l n l ầ ượ

b) Tính ch t h t c a ánh sáng: ấ ạ ủ • Theo Anhstanh, chùm ánh sáng là chùm h t, m i ỗ ánh sáng). V n

e ướ

ầ

ố

ỗ hc l

ủ

n sóng c a ánh sáng h = 6,625.10-34 (J.s) là h ng s Plank

ằ

ố

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

b) Tính ch t h t c a ánh sáng: ấ ạ ủ • Năng l ng c a photon có th đo b ng ằ ủ ượ -19 J); kcal ị ơ

ng t

ể các đ n v : J; eV (1eV = 1,6.10 (1eV = 3,83.10-23 kcal); erg (1eV = 1,6.1012 erg); • V i 1mol l ớ l ng là N ượ ánh sáng có năng ử ọ ượ A.h g i là 1Anhstanh

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

ng t

ấ

ử

Ọ

S h p th ánh sáng: ụ a) Đi u ki n h p th l ệ •

ườ

ụ ượ ề

ng v t ch t thì năng ấ ng ph n x , ạ ả

ị ả

ủ

ộ ạ ng. Ph n năng l ầ

ệ

ậ ng c a chùm sáng b gi m do hi n t ệ ượ t đ t nóng môi ệ ố ế ng chùm sáng bi n thành nhi ế ượ ng h p c g i là b môi tr ng đ ượ

ườ

ấ

ọ

ị

•

ườ

ủ ủ

ủ

ớ ng, làm cho các nguyên t ườ

ử

ng tác c a ánh sáng v i môi tr ớ ng tác c a v i đám mây electron c a nguyên t , phân t ộ

môi tr ộ

ứ

ự ấ ề Khi ánh sáng truy n vào môi tr l ượ tán x và m t ph n bi n thành nhi ầ tr ườ đ t nóng môi tr ố th .ụ T ươ t ươ phân t ử này dao đ ng c t ử

ng ch y u là ủ ế , ử ử ng b c và tr thành các dao đ ng , là tâm h p th ho c phát b c x . ạ

ưỡ ụ

ở ứ

ấ

ặ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

Ọ

: ề ử

a) Đi u ki n h p th l ấ ệ • Khi ánh sáng t ươ ậ

, ng v t ử

ch h p th t ng photon m t và ử ỉ ấ

ọ ọ ụ

ữ

ứ ượ ượ ụ ươ ớ

, phân t ng t ụ ượ ng tác v i môi tr ườ ớ ch t thì theo thuy t photon nguyên t ế ấ phân t ộ ụ ừ s h p th mang tính ch n l c, t c là ch ỉ ự ấ ng xác h p th nh ng photon có năng l ấ ữa ng gi ng ng v i hi u năng l đ nh, t ị tr ng thái c b n và tr ng thái kích thích ạ c a nguyên t ủ ứ ơ ả ử ệ ạ : ử

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

ng t

ề

ụ ượ

a) Đi u ki n h p th l : ử ệ e = h = = ∆E

ấ hc l

Ọ

n ________________

ứ

ậ

M c kích thích • Khi h p th photon, electron ụ qu đ o ngoài cùng nh n ở năng l

ấ ỹ ạ ượ

ể

ng và chuy n sang ________________ ng

M c năng l

ượ

ứ

c b n ơ ả ỹ ạ

qu đ o xa h n, khi đó c u ấ ơ hình electron trong phân t ử

ằ

ổ

ử

ể ừ ạ

ạ

n đã chuy n t thích A* và có th bi u di n theo s đ : ơ ồ ể ể

thay đ i. Ta nói r ng nguyên t tr ng thái c b n A sang tr ng thái kích ơ ả ễ

A + h A*

ﬁ

Ả

NG III: QUANG SINH H C CH

BÀI GI NG LÝ SINH ƯƠ

• Nguyên t

, phân t

tr ng thái kích thích A*

ử

ử ở ạ

ọ

ấ

• V i phân t

tr ng

ớ

ở ạ

ặ

c chi u

ầ ớ c c a photon. ượ ủ i ng t n t ồ ạ ở ạ ườ tr ng thái kích ở ạ tr ng thái singlet kích thích tr ng thái ề

ượ

không khác A v thành ph n hóa h c và c u trúc ề mà ch khác v c u hình l p mây electron và có ỉ ề ấ thêm năng l ng nh n đ ậ ượ sinh v t, bình th ử ậ 0), còn thái singlet c b n (S ơ ả thích, nó có th ể ở ạ (S* ) ho c triplet (T). C p electron ặ singlet S0 và S* có spin song song, ng nên spin t ng c ng S = 0

ộ

ổ

Ọ