Lézerindukált fluoreszcencia mérése
Tartalomjegyzék |
Szerkesztés alatt!
Elméleti összefoglaló
Bevezetés
Előszóként egy egyszerű kísérlet
Vegyünk egy zöld szobanövényt, pl. könnyező pálmát (Monstera deliciosa), egy diavetítőt, melynek lencséje elé a fény kék spektrális komponenseit széles sávban (pl.400-500 nm) áteresztő szűrőt helyeztünk, egy további, a 690 és 730 nm közötti spektrális komponenseket, áteresztő szűrőt és végül egy sötét takarót. Fedjük le a növény egyik levelét néhány percre (pl. 5-10 perc) a takaróval úgy, hogy elzárjuk a természetes fény elől. A takarót levéve hirtelen világítsuk meg a növény levelét a kék szűrőn át a vetítő fényével, és közben figyeljük a levelet a piros szűrőn keresztül. Ha eszközeink megfelelőek voltak, és a levelet előzetesen jól elzártuk a fény elől, akkor azt tapasztaljuk, hogy a megvilágítás helyén a levél erősen felfénylik, -sugározni kezd-, majd a sugárzás mértéke néhány perc elteltével visszaesik és egy alacsonyabb intenzitás értéknél, stabilizálódik. A jelenség -melynek neve Kautsky-effektus- annál erősebb, minél nagyobb fényintenzitású forrást használunk, illetve minél jobban és hosszabban tartottuk sötétben a növényt. Egyszerűsített magyarázata röviden az, hogy a sötétítés ideje alatt a levélben átmenetileg megszűnt a fotoszintézis fotokémiai folyamata és annak feltételei. A hirtelen megvilágítás hatására a level klorofillmolekulái a fényt azonnal kezdik elnyelni, ám mivel a fotoszintézis optimális feltételei csak lassabban alakulnak ki, ezért az eleinte elnyelt fény energiájának csak kisebb hányadát hasznosítja a klorofill a fotoszintézis táplálására, míg nagyobb részét kénytelen fluoreszcencia fény formájában visszasugározni. Később, - ahogy a fotoszintézis folyamata feléled-, az elnyelt fényt nagyobb hatásfokkal hasznosítja a levél és a fluoreszcencia fény lecsökken. A Kautsky-effektus időbeli lefolyását (kinetikáját) regisztráló un. „időfelbontásos klorofill fluorométereket” ma már széles körben alkalmazzák a biológusok a fotoszintézis és a növényi stressz-hatások kutatására és a növények állapotának jellemzésére.
Hallgatói mérésünk célja a fluoreszcencia jelenségének tanulmányozására szolgáló optikai, spektroszkópiai, optoelektronikai eszközök és mérési módszerek megismerése, kezelésük elsajátítása. Hangsúlyozzuk, hogy nem célunk a fotoszintézis és a klorofillfluoreszcencia (élő növényeken tapasztalt) működésének leírása, a folyamatok kapcsolatának pontos elemzése. Ez a növényélettannal foglalkozó biológusok feladata és ők jelenleg is intenzíven kutatnak e téren. Erre vonatkozó érdeklődés esetén indulásként javasoljuk az [1], [2] irodalmak tanulmányozását.
A fluoreszcencia és a fluoreszcencia spektroszkópia
Fluoreszcenciáról beszélünk, ha egy fénnyel besugárzott molekula a fényelnyelést követően a besugárzó fényénél hosszabb hullámhosszon (alacsonyabb energián) fényt emittál. A fluoreszcenciát létrehozó fény hullámhossz (energia) szerinti eloszlását gerjesztési, míg a kisugárzottét emissziós spektrumnak nevezzük. Egy általános fluoreszcencia spektroszkóp tehát lényegében két spektrumfelbontó elemet tartalmaz: egyet a gerjesztő fény, másikat az emittált fény komponensekre bontására (ld. 1 ábra).
Mérési feladatok
