Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Лазуркина Ю.С. -> "Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот" -> 79

Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.

Лазуркина Ю.С. Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот — Наука, 1967. — 343 c.
Скачать (прямая ссылка): fizmetodiisledovaniyabelkov1967.djvu
Предыдущая << 1 .. 73 74 75 76 77 78 < 79 > 80 81 82 83 84 85 .. 133 >> Следующая

е. Длительность флуоресценции
Закон затухания флуоресценции. Флуоресценция есть процесс спонтанного (самопроизвольного) излучения. Это означает, что для каждой возбужденной молекулы существует определенная вероятность pdt того, что за время dt она произвольно перейдет в основное состояние (или на более низкий
энергетический уровень), излучив избыток энергии в виде кванта флуоресценции. Интенсивность флуоресценции (мощность излучения), очевидно, пропорциональна числу таких переходов
за единицу времени. Если в (некоторый момент времени t име-
лось п возбужденных молекул, то убыль их за время dt в результате радиационных переходов будет равна
dn = — pndt, (48)
интенсивность (мощность) флуоресценции
f = h(vymjlpn, (49)
где <у>ИЗл —среднее значение частоты излучения.
Предположим сначала, что квантовый выход флуоресценции р=1, т. е. что возможны только радиационные переходы из возбужденного состояния в основное и отсутствуют какие бы то ни было конкурирующие с ними процессы тушения флуоресценции. В этом случае из формулы (48) следует, что закон убывания числа возбужденных атомов сходен с законом радиоактивного распада и выражается простой экспоненциальной зависимостью
___t__
п = n0e~pt = п0е to , (50)
где щ — число возбужденных молекул в начальный момент
(^ = 0). Такой же вид будет иметь и закон затухания флуорес-
ценции:
___t
f = f^~pt = f^ Т“- (51)
Величина то, которую мы определили при помощи соотношения то = “> представляет собой, очевидно, длительность того промежутка времени, в течение которого первоначальная интенсивность флуоресценции уменьшается в е раз (2,72 раза). Нетрудно показать, что этот интервал времени есть средняя длительность пребывания молекул в возбужденном состоянии, или, как говорят, средняя длительность жизни возбужденных молекул (t). Действительно, вычисляя t по формуле
СО
^ tdn
1 = ------, (52)
ОО
0
мы легко убеждаемся в том, что
Нужно отметить, что величина р (а стало быть, и величина То=—) представляет собой молекулярную характеристику данного вещества. Она определяется только электронной структурой молекулы и не зависит от внешних условий, если они не меняют этой структуры. Поэтому величину to называют естественной средней длительностью жизни возбужденных молекул.
Рассмотрим теперь чрезвычайно важный вопрос о влиянии процессов тушения на закон затухания и длительность флуоресценции. При этом мы должны строго различать процессы тушения первого и второго рода.
Процессы тушения первого рода не влияют ни на закон затухания флуоресценции, ни на значение ее средней длительности, так как по самому своему определению они разыгрываются за время, много меньшее, чем to. За это время некоторая доля возбужденных молекул — мы обозначим ее через а — будет потушена и квантовый выход флуоресценции будет равен не единице, а 1—а, но те молекулы, которые не испытывают тушения за это время, будут затухать по тому же закону и с тем же значением постоянной затухания to, что и при отсутствии этих тушащих процессов. Таким образом, изменение квантового выхода флуоресценции, не сопровождающееся изменением ее длительности и закона затухания, свидетельствует о наличии только процессов тушения первого рода. Эти процессы, как было сказано, всегда отражают сдвиг равновесия между флуоресцирующей и нефлуоресцирующей формами или состояниями данного вещества.
С такого рода случаем мы сталкиваемся, например, при изучении флуоресценции хлорофилла в смесях спирта с водой. Так как хлорофилл нерастворим в воде, то по мере увеличения содержания последней в растворителе прогрессирующая доля молекул пигмента переходит из флуоресцирующего молекулярнодисперсного состояния в нефлуоресцирующую форму агрегатов или мицелл. Соответственно квантовый выход наблюдаемой флуоресценции падает от 30% в чистом спирте почти до нуля при содержании спирта 30—40 % - Однако, как видно из рис. 32, А, длительность флуоресценции при этом не меняется.
Существенно иная картина наблюдается при наличии процессов тушения второго рода. Если вероятность этих процессов остается во все время пребывания молекулы в возбужденном состоянии неизменной, то закон затухания флуоресценции сохраняет экспоненциальную форму (51), но длительность ее сокращается пропорционально уменьшению р.
Действительно, если постоянную вероятность того, что за время dt молекула будет потушена, мы обозначим через qdt, то убыль числа молекул за это время как в результате радиационных переходов, так и в результате рассматриваемых процессов
Предыдущая << 1 .. 73 74 75 76 77 78 < 79 > 80 81 82 83 84 85 .. 133 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed