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萤火虫的发光是生物发光的一种。萤火虫的发光原理是:萤火虫有专门的发光细胞,在发光细胞中有两类化学物质,一类被称作萤光素(在萤火虫中的称为萤火虫萤光素(Firefly luciferin)),另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP,并与氧气发生反应,反应中产生激发态的氧化荧光素,当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子。
反应中释放的能量几乎全部以光的形式释放,只有极少部分以热的形式释放,反应效率为95%,甲虫也因此而不会过热灼伤。人类到目前为止还没办法制造出如此高效的光源。?
在虫的腹部下部有着很多白色斑块。其实是它的甲壳中对光透明的部分。在内部有一块白色的膜,可以反射光。所以在日间这个部位呈现白色。?
发光的生物学意义:成虫利用物种特有的闪光信号来定位并吸引异性,借此完成求偶交配及繁殖的使命,少数萤火虫成虫利用闪光信号进行捕食,还有一种作用是作为警戒信号,即当萤火虫受到刺激时会发出亮光。
发光案例
2014年7月14日,美国田纳西州大烟山国家公园的埃尔克蒙特露营地迎来每年一次的萤火虫繁殖交配季,无数只萤火虫在空中飞舞,点亮整个夜空,吸引数千游客到来观赏。
拿着红色手电筒的游客走在河边,观察发光萤火虫的“求偶仪式”。发光萤火虫仅存在于东南亚和田纳西州大烟山部分地区,它们成年后只能存活21天,靠发光诱捕猎物和吸引配偶。公园为游客提供大巴,近距离欣赏发光萤火虫。
每年大烟山国家公园都会迎来数千游客,观看发光萤火虫点亮夜空的美景。?
2015年7月14日晚,在南京紫金山一处树林中,成群的萤火虫轻舞飞扬,成为仲夏夜一道柔美的风景线。
萤火虫发的是什么光?
夜晚人们可以看到萤火虫一闪一闪地飞行,这是由于萤火虫体内一种称作虫萤光素酶的化学物质与氧气相互作用,从而产生的光亮。这种被称作虫萤光素酶的化学物质像开关一样启动这种反应,当萤火虫产生虫萤光素酶的时候,这种反应就开始了,萤火虫便会发出一闪一闪的光亮。萤火虫的发光,简单来说,是荧光素(luciferin)在催化下发生的一连串复杂生化反应;而光即是这个过程中所释放的能量。由于不同种类的萤火虫,发光的型式不同,因此在种类之间自然形成隔离。萤火虫中绝大多数的种类是雄虫有发光器,而雌虫无发光器或发光器较不发达。虽然我们印象中的萤火虫大多是雄虫有两节发光器、雌虫一节发光器,但这种情况仅出现于熠萤亚科中的熠萤属(Luciola)及脉翅萤属(Curtos)。因为像台湾窗萤(Pyrocoelia analis),雌雄都有两节发光器,两者最大的区别在于雌虫为短翅型,而雄虫则为长翅型。
萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯,发光细胞就有如车灯的灯泡,而反射层细胞就有如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。所以虽然只是小小的光芒,在黑暗中却让人觉得相当明亮。
而萤火虫的发光器会发光,起始于传至发光细胞的神经冲动,使得原本处于抑制状态的荧光素被解除抑制。而萤火虫的发光细胞内有一种含磷的化学物质,称为荧光素,在荧光素的催化下氧化,伴随产生的能量便以光的形式释出。由于反应所产生的大部分能量都用来发光,只有2~10%的能量转为热能,所以当萤火虫停在我们的手上时,我们不会被萤火虫的光给烫到,所以有些人称萤火虫发出来的光为“冷光”。
至于萤火虫发光的目的,早期学者提出的假设有求偶、沟通、照明、警示、展示及调节族群等功能;但是除了求偶、沟通之外,其它功能只是科学家观察的结果,或只是臆测。直到近几年,才有学者验证了警示说:1999年,学者奈特等人发现,误食萤火虫成虫的蜥蜴会死亡,证实成虫的发光除了找寻配偶之外,还有警告其它生物的作用;学者安德伍德等人在1997年以老鼠做的试验,证实幼虫的发光对于老鼠具警示作用。
萤火虫于夜晚的发光行为,以黑翅萤(Luciola cerata)为例,就目前的研究发现,多是在日落后,雄虫开始在栖地上边飞边亮;在雄虫开始活动不久后,雌虫便开始出现于栖地周围的高处(雌虫也会发光,但只有发光器一节,雄虫则有两节发光器),从晚上7点一直到11点半左右,在其栖地可以见到成百成千的萤火虫发光,但差不多在晚上11点半过后,成虫便逐渐停止发光。而且雄虫发光的频率也有变化,并非整晚的发光频率都一样。
能够发光的生物还有海洋中的藻类和萤科的其它昆虫,它们都是利用虫萤光素酶与氧气产生反应,从而发出光亮的。
他们在求偶。
萤光(光致发光现象)详细资料大全
萤火虫发出的光是冷光,它不产生热。
人们通过萤火虫的发光原理发明了荧光灯——即日光灯,它比同样功率的普通灯泡亮得多。
后来人们又发明了矿灯,用在矿井里。因为矿井里充满着瓦斯,遇热就会发生爆炸,而这种矿灯不发热,所以非常安全。
荧光灯不仅省电,也不会产生磁场,所以在军事上又用它做水下照明,去清除磁性水雷。科学家们还用萤火素和萤火素酶制成生物探测器,把它发射到其他星球表面去探测那里的外星生命。
萤光,又作“萤光”,是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段);很多萤光物质一旦停止入射光,发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为萤光。另外有一些物质在入射光撤去后仍能较长时间发光,这种现象称为余辉。在日常生活中,人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为萤光,而不去仔细追究和区分其发光原理。
基本介绍 中文名 :萤光 外文名 :fluorescence 别称 :萤光 拼音 :?ying guang 释义 :一种光致发光的冷发光现象 产生原因 :低激发态原子时的自发发射等 简意 :发光 原理,参数,套用领域,石油的萤光性, 原理 光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的,所以会恢复基态,当电子由第一激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,所以产生萤光。 萤光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光。大多数情况下,发光波长比吸收波长较长,能量更低。但是,当吸收强度较大时,可能发生双光子吸收现象,导致辐射波长短于吸收波长的情况发生。当辐射波长与吸收波长相等时,即是共振萤光。常见的例子是物质吸收紫外光,发出可见波段萤光,我们生活中的萤光灯就是这个原理,涂覆在灯管的萤光粉吸收灯管中汞蒸气发射的紫外光,而后由萤光粉发出可见光,实现人眼可见。 参数 (1)激发光谱:发光材料在不同波长光的激发下,该材料的某一发光谱线与谱带的强度或发光效率与激发光波长的关系。 硒化镉量子点在紫外线的照射下发出萤光 (2)发射光谱:发光材料在某一激发光的激发下,其不同波长的发光强度的强弱变化。 (3)萤光强度:萤光强度与该种物质的萤光量子产率、消光系数以及含量等因素有关。 (4)萤光量子产率Q:量子产率表示物质将吸收的光能转化为萤光的本领,是萤光物质发出光子数与吸收光子数的比值。 (5)斯托克司(Stokes)位移:斯托克司位移为最大萤光发射波长与最大吸收波长之差。 (6)萤光寿命:当一束光激发萤光物质时,萤光物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态,再以辐射的形式发出萤光回到基态,激发停止时,分子的萤光强度降低到激发时最大强度的1/e时所需的时间为萤光寿命。 套用领域 照明 萤光灯 常见的萤光灯就是一个例子。 灯管内部被抽成真空再注入少量的水银。灯管电极的放电使水银发出紫外波段的光。这些紫外光是不可见的,并且对人体有害。所以灯管内壁覆盖了一层称作磷(荧)光体的物质,它可以吸收那些紫外光并发出可见光。 可以发出白色光的发光二极体(LED)也是基于类似的原理。由半导体发出的光是蓝色的,这些蓝光可以激发附着在反射极上的磷(荧)光体,使它们发出橙色的萤光,两种颜色的光混合起来就近似地呈现出白光。 萤光笔 萤光笔有萤光剂,它遇到紫外线(太阳光、日光灯、水银灯比较多)时会产生萤光笔萤光效应,发出白光,从而使颜色看起来有刺眼的萤光感觉。 萤光笔的萤光跟我们手表、萤光棒的萤光原理不相同,萤光棒是内部发生放射性反应,产生的射线激发外周的萤光粉发光,因此它们在夜里没有任何紫外线的情况下都能发光。而萤光笔则一定有紫外线情况下才会发萤光,这一点你只要把萤光笔的笔迹靠近捕蚊灯、验钞机就可以看得非常清楚。 生化和医疗 萤光在生化和医药领域有着广泛的套用。人们可以通过化学反应把具有萤光性的化学基团粘到生物大分子上,然后通过观察示踪基团发出的萤光来灵敏地探测这些生物大分子。 采用萤光标记的链终止剂所得到的DNA测序图 用于对DNA进行自动测序的链末端终止法:在原初的方法中,需要对DNA的引物端进行萤光标记,以便在测序凝胶板上确定DNA色带的位置。在改进的方法中,对作为链终止剂的4种双脱氧核苷酸(ddTBP)分别进行萤光标记,电泳结束后不同长度的DNA分子彼此分开,经紫外线照射,4种被标记的双脱氧核苷酸发出不同波长的萤光。通过分析萤光的光谱便可以分辨出DNA的序列。DNA探测:溴化乙啶是一种萤光染料,当它在溶液中自由改变构型时,只能发出很弱的萤光;当它嵌入核酸双链的碱基对之间与DNA分子结合后,便可以发出很强的萤光。因此在凝胶电泳中,一般加入溴化乙啶对DNA染色。DNA微阵列(生物晶片):需要对基因组探针进行萤光标记,最后通过萤光信号确定靶标序列。免疫学中的免疫萤光检查法:对抗体进行萤光标记,从而可以根据萤光的分布和形态确定抗原的部位和性质。流式细胞仪(又称萤光激活细胞分选器,FACS) :对样本细胞进行萤光标记,再用雷射束激发使之产生特定的萤光,然后用光学系统检测并将信号传输到计算机进行分析,从而得到细胞相应的各种特性。萤光技术还被套用于探测和分析DNA及蛋白质的分子结构,尤其是比较复杂的生物大分子。水母发光蛋白最早是从海洋生物水母(Aequorea victoria)中分离出来的。当它与Ca离子共存时,可以发出绿色的萤光。这一性质已经被套用于实时观察细胞内Ca离子的流动。水母发光蛋白的发现推动了人们进一步研究海洋水母并发现了绿色萤光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)。绿色萤光蛋白的多肽链中含有特殊的生色团结构,无需外加辅助因子或进行任何特殊处理,便可以在紫外线的照射下发出稳定的绿色萤光,作为生物分子或基因探针具有很大的优越性,所以绿色萤光蛋白及相关蛋白已经成为生物化学和细胞生物学研究的重要工具。萤光显微成像技术:全内反射萤光显微镜很多生物分子具有内禀的萤光性,不需要外加其他化学基团就可以发出萤光。有时侯这种内禀的萤光性会随着环境的改变而改变,从而可以利用这种对环境变化敏感的萤光性来探测分子的分布和性质。例如胆红素与血清白蛋白的一个特殊位点结合时,可以发出很强的萤光。又如当血红细胞中缺少铁或者含有铅时,会产生出锌原卟啉而不是正常的血红素(血红蛋白);锌原卟啉具有很强的萤光性,可以用来帮助检测病因。 宝石、矿物 宝石,矿物,纤维以及其他一些可以作为犯罪取证的材料可以在紫外线或者X射线的照射下发出不同性质的萤光。 红宝石、翡翠、钻石可以在短波长的紫外线下发出红色的萤光,绿宝石、黄晶(黄玉)、珍珠也可以在紫外线下发出萤光。钻石还可以在X射线下发出磷光。 概念区分 由光照(通常是紫外线或X射线)激发所引起的发光称为光致发光,例如萤光和磷光;由化学反应所引起的发光称为冷光,演唱会上用的萤光棒是通过两种化学液体混合后发生化学反应发光的;由阴极射线(高能电子束流)所引起的发光称为阴极射线发光,电视机显像管的萤光屏发光就是阴极射线发光;生物体的冷发光现象是生物发光,比如萤火虫发出的光,是“萤光”,“萤”字在古汉语中与“荧”字通假,部分华文地区,“萤”字与昆虫有关。萤光在台湾多称 萤光 ;在中国大陆多称 萤光 ,而“萤光”则通常是指萤火虫发出的光。 仪器 测萤光一定要有仪器。通常用来检测物质所含萤光量的仪器我们称之为萤光分光光度计。 萤光分析仪的基本结构:激发光源、激发单色器、样品室、发射单色器及检测系统。 石油的萤光性 石油及其大部分产品,除了轻质油和石蜡外,无论其本身或溶于有机溶剂中,在紫外线照射下均可发光,称为萤光。 石油的发光现象取决于其化学结构。石油中的多环芳香烃和非烃引起发光,而饱和烃则完全不发光。轻质油的萤光为淡蓝色,含胶质较多的石油呈绿和**,含沥青质多的石油或沥青质则为褐色萤光。所以,发光颜色,随石油或者沥青物质的性质而改变,不受溶剂性质的影响。而发光程度,则与石油或沥青物质的浓度有关。 由于石油的发光现象非常灵敏,只要溶剂中含有十万分之一石油或者沥青物质,即可发光。因此,在油气勘探工作中,常用萤光分析来鉴定岩样中是否含油,并粗略确定其组分和含量。这个方法简便快速,经济实用。大庆油田就是这么被发现的。关于“萤火虫是怎么样点灯笼的”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!
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