Теоретические основы работы люминесцентных сенсоров. Хронофлуорометры
Набор для практики
Вопросы для самопроверки
- Что такое "люминесценция"?
- Какие виды люминесценции Вы знаете? Какими возбуждающими факторами они вызываются?
- Чем отличаются "флуоресценция" и "фосфоресценция"?
- Что такое "фотосинтез"?
- Почему так важно наблюдать за процессами фотосинтеза в листьях растений?
- Что означает аббревиатура "ИФХ"?
- Что такое "кривая ИФХ"? А "хронофлуорограмма"?
- Что такое "хронофлуорометр"? Что он позволяет делать?
- Какие преимущества дает применение интеллектуальных хронофлуорометров?
- Назовите примеры эффективного применения хронофлуорометров в растениеводстве.
- Хронофлуорометры какой марки пользуются популярностью на американском континенте?
- Хронофлуорометры какой марки чаще всего используются в Европе.
Упражнения
Упражнение 21.1. Как называют виды люминесценции, возбуждаемые:
Вариант 1. Рентгеновским и 
-облучением?
Вариант 2. Невидимым ультрафиолетовым облучением?
Вариант 3. Электрическим полем или током?
Вариант 4. Биохимическими процессами в живом организме?
Вариант 5. В результате происходящих химических реакций?
Вариант 6. Бомбардировки частицами электронного пучка?
Упражнение 21.2. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся метода ИФХ.
Вариант 1. Что такое "хлорофилл"? Почему листья растений зеленые? Каким образом флуоресценция хлорофилла может нести информацию о процессе фотосинтеза?
Вариант 2. В каких единицах принято выражать интенсивность возбуждающего фотосинтез света? Почему? Какова связь этих единиц с энергетическими или световыми единицами интенсивности?
Вариант 3. В чем состоит "темновая адаптация" листьев растений? Зачем она нужна? Как снимают "кривую ИФХ" и что это такое?
Вариант 4. Что такое "быстрая" и "медленная" фазы ИФХ? Как принято называть характерные точки на кривой ИФХ и обозначать характерные значения интенсивности флуоресценции хлорофилла? Если сможете, объясните, каким стадиям фотосинтетического процесса соответствуют характерные участки кривой ИФХ.
Вариант 5. Назовите известные Вам факты влияния внешних факторов на кривую ИФХ. Для чего это можно использовать?
Вариант 6. Одинаковы ли кривые ИФХ на всех листьях растения? Почему?
Вариант 7. Назовите конкурирующие механизмы утилизации энергии возбуждения, доставленной к реакционным центрам фотосинтеза. Как распределяется между ними собранная энергия в зависимости от хода фотосинтеза?
Упражнение 21.3. Дайте ответы на некоторые вопросы или сделайте расчеты, касающиеся хронофлуорометров.
Вариант 1. Нарисуйте общую функциональную схему хронофлуорометра. Является ли хронофлуорометр активным или пассивным сенсором?
Вариант 2. Каким образом удается выделить и измерять слабый сигнал флуоресценции хлорофилла на фоне сильного актиничного света, обеспечивающего фотосинтетический процесс, и других световых помех?
Вариант 3. Сжато объясните принцип применения хронофлуорометра для оптимизации расхода гербицидов? Можно ли применить аналогичный принцип для ограничения расхода пестицидов и других реактивов при обработках растений.
Вариант 4. Рассчитайте соответствие между квантовыми и энергетическими единицами интенсивности света для светодиодов, излучающих свет со средней длиной волны 470 нм.
Вариант 5. Рассчитайте, какую квантовую интенсивность света на поверхности листка растения обеспечивает светодиод с мощностью излучения 0,6 мВт на длине волны 470 нм при телесном угле выхода излучения 0,46 стерадиана, если он расположен на расстоянии 7 мм от листочка.
Вариант 6. Рассчитайте, какую мощность излучения должен иметь светодиод, чтобы создать на поверхности листка насыщающую интенсивность света порядка 2000 мкмоль/(м2с). Принять, что средняя длина волны излучения равна 470 нм, а излучаемый свет равномерно распределяется по площади 30 мм2.
Вариант 7. Чем отличаются "хронофлуорометры с модуляцией" света? Почему модулируемый пучок света в них называют "измерительным", и какие требования к нему предъявляются? Что дает применение в них "насыщающих" импульсов света? Что может дать дополнительный источник красного света?
Вариант 8. Охарактеризуйте флуорометр OS5-FL, пользующийся наибольшим спросом в США и на американском континенте. Что дает применение в нём дополнительного источника далекого красного (far-red) света с фильтром на 735 нм? Какие еще аксессуары можно приобрести к этому сенсору?
Вариант 9. Охарактеризуйте наиболее популярный сейчас в Европе хронофлуорометр РАМ-2100.