W=h· v=h· c/l , (1.1)

[gl]АЛҒЫ СӨЗ[:]

Оптикалық сәулеленудің адамзат тіршілік әрекетіндегі маңызы зор. Планетамыздағы барлық жанды организмдер оптикалық сәулеленудің арқасында пайда болды және өмір сүреді. Олардың, әсіресе, өсімдіктерүшін маңызы зор болады. Ал өсімдіктерсіз адам да, мал да өмір сүре алмас еді.

Жарықтандыру – көру мүмкіншілігін жақсарту мақсатымен жарық энергиясын алу, тазарту және пайдаланудын жиынтықтық әдісі. Жарықтандыру сәуленің бұйым бетіне жеткілікті мөлшерде түсуін, жарықтың біркелкі таралуын, жанарынды жасқайтындай тым ашық болмауын, тұрақтылығын қамтамасыз етуге тиіс. Бұл талап адамның өмірі мен қызметіне, қимыл-әрекеті мен жұмыс үстіндегі қаупсіздігіне, еңбек өнімділігі мен сапасының артуына толық жағдай жасайды.

Жарық энергиясын алу әдісі жағынан жарықтандыру табиғи және жасанды болып екіге бөлінеді. Электрлік жарықтандыру жасанды жарықтандыруға жатады. Электрлік жарықтандыру адамның өндірістік қызмет уақытын ұзартуға мүмкіншілік береді. Электрлік жарықтандырудың арқасында өнеркәсіпте де, ауыл шаруашылығында да және халық шаруашылығының басқа салаларында да түгел жұмыс уақыты ретінде пайдалануға болады. Мысалы, ауыл шаруашылығында мал және құс қораларында, сондай ақ басқа өндірістік үйжайларда көп технологиялық процестер электрлік жарықтандырумен орындалады. Сонымен қатар, электр энергиясы құстар мен олардың балапандарын және малдың төлдерін ультракүлгін сәулелерімен сәулелендіруге, әрі сол бұзаулар, торайлар, қозылар және басқа да жас түліктер тұратын қораларды инфрақызыл сәулелерімен жылытуға пайдаланылады.

Ауыл шаруашылығының өндірістік және тұрмыстық қажетіне тұтынылытын жалпы электр энергиясының 15 проценттен астамы жарықтандыратын және сәулелендіретін қондырғыларда пайдаланылады.

Жарықтандыратын қондырғылар деп технологиялық операцияларды орындауға немесе қаранғыда жөн табуға арналған жабдықтарды айтады. Сәулелендіретін қондырғылар – ауыл шаруашылығындағы технологиялық процестерге тікелей әсер етуге арналған құрылғылар. Оларды пайдалану мал мен өсімдіктердің өнімділігін жоғарылатуға мүмкіншілік береді. Жалпы оптикалық сәулелену ауыл шаруашылығының салаларын қарқындатудың бір тәсілі болып табылады.

Жарықтандыратын және сәулелендіретін қондырғылардың негізгі элементі – оптикалық сәулелену көзі. Олар ретінде әртүрлі қыздыру және газ-разрядтық шамдар пайдаланылады.

Жарықтандыратын және сәулелендіретін қондырғыларды ойлап құрастыруға, жобалауға, монтаждауға, дәлдеп реттеуге және пайдалануға білікті мамандар, соның ішінде инженер-электрик қажет. Оқу құралы осы мамандарды дайындаға арналған.

АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҚ ӨНДІРІСІНДЕ ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕНУДІ ПАЙДАЛАНУДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ЖӘНЕ БИОЛОГИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ.

ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУ ЖӘНЕ ОНЫҢ ЭНЕРГИЯНЫҢ БАСҚА ТҮРЛЕРІНЕ ТҮРЛЕНУІ.

1.1 НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕМЕЛЕР ЖӘНЕ АНЫҚТАМАЛАР

Сәулелену – энергияны сәуле шығарушы денеден оны жұтатын денеге тасымалдау. Сәулелену түсініктемесін дәлдеп айтқанда тыныштықтағы массасы нөлге тең және ауасыз кеңістікте тұрақты жылдамдықпен қозғалатын материяның ерекше формасы деп анықтауға болады.

Классикалық теория сәулелену процесін үдей қозғалған электр зарядтарының электр – магниттік толқындарды шығару ретінде қарастырады. Бұл теория сәулеленудің көптеген сипаттамаларын түсіндіргенмен кейбір құбылыстардың (мысалы, денелердің жылулық сәулеленуі, микрожүйенің яғни атом мен молекуланың сәулеленуі) табиғатын аша алмайды. Кванттық теория сәулеленудің табиғатын тереңірек ашып, класикалық теорияның қолдану шекарасын да айқындап берді.

Макро – және микромир элементері бір-бірімен белгілі құрылыммен байқланысты келеді. Құрылымның қайта құрылуында энергия жұтылады немесе бөлініп шығарылады. Атом немесе молекула тәрізді кванттық жүйелердің ішкі энергиясы үздіксіз өзгермейді. Ішкі энергия дискретті жиын құрайтын нақты мәндерді ғана қабылдайды. Жүйенің белгілі бір энергиясы бар күйден басқа бір күйге ауысу процесі нақтылы энергия мөлшелерін – фотонды шығару (немесе жұту) арқылы жүзеге асады. Мысалы, электрондардың жоғары энергетикалық деңгейден төмен деңгейге аусуында фотон – энергия кванты бөлініп шығады. Фотонда бөлшектің де (корпускуланың да) және электр – магниттік толқынның да қасиеттері бар. Фотон энергиясы электр – магниттік толқынның жиілігіне тура пропорционал немесе толқынның ұзындығына кері пропорционал:

W=h· v=h· c/l , (1.1)

мұндағы h=6,626· 10^-34 Дж· с – Планк тұрақтылығы.

Қыздыру немесе электрлік разряд кезіндегі электрондардың козғалысына байланасты пайда болатын сәулелену электр-магниттік толқындардың оптикалық аймағына жатады. Электр-магниттік толқындар катарындағы толқындар ұзындығы 1÷10 нанометрден 0,34÷1,0 миллиметрге дейін болатын сәулеленулерді оптикалық сөулелену аймағы деп атайды. Қелтірілген шекте ультракүлгін, көрінерлік және инфрақызыл сәулеленулер болады. Осы ұш түрлі сәулеленулер іс жүзінде пайдаланғанда адамдарға, өсімдіктерге, малдарға және басқа объектілерге әр түрлі әрекет етеді. Бірақ, үш сәулелердің де оптикалық сәулеленуді қоздыру принципі, кеңістікте таралуы және энергияның басқа түрлеріне түрленуі ортақ және өте жакын келеді. Осы себептен олар «оптикалық сәулелену» деген жалпы атпен біріктірілген.

Температурасы абсолют нөлден жоғары келетін денелер өзара үзіліссіз энергия алмастырады, сондықтан бізді қоршаған кеңістікте оптикалық сәулелену өрісі тұрақты болады.

Энергияның кез-келген түрін спектрдің оптикалық диапазонындағы электр-магниттік сәулелену энергиясына түрлендіретін физикалық дене оптикалық сәулелену көзі деп аталынады. Сәулеленумен тасымалданатын энергия- оптикалық сәулеленудің ең басты шамасы. Сәулелену энергиясы W материя қозғалысының сандық өлшемі және энергияның сапалық түрлерінің бірі болып саналады. Бұл шама джоульмен (Дж) өлшенеді.

Сәулеленудің қуаты, яғни уақыт бірлігі ішінде тасымалданатын энергия, сәулелену ағыны деп аталады және ватпен (Вт) өлшенеді:

, Дж/с=Вт (1.2)

Сәулелену ағының сапалық және сандық сипаттамаларына мыналар жатады:

1) спектр лік құрамы;

2) кеңістікте таралуы;

3) мәннің уақыт бойынша өзгеруі.

1.2 ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУ ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ СПЕКТРДЕ ҮЛЕСТІРІЛУІ

Спектрдің оптикалық диапазоны үш түрлі сәулелерден тұрады:

а) толқын ұзындығы 10…380 нанометр (10^-9 м) аралығындағы интевалда жататын ультракүлгін сәулелер;

б) толқын ұзындығы 380…770 нанометр (нм) аралығындағы интевалда жататын көрінерлік сәулелер;

в) толқын ұзындығы 770 нм-ден 1,0 мм аралығындағы интевалда жататын инфрақызыл сәулелер.

Бұл сәулелердің ішінде көрінерлік сәуледе шығарудың адамзат тіршілік әрекетіндегі маңызы зор. Өйткені көрінерлік сәулелену кеңістікте жөн табуға, қоршаған ортадағы заттардың түстерін ажыратуға, қажетті технологиялық операцияларды орындауға мүмкіншілік береді. Тағамдық азықтар мен энергетикалық ресурстар (көмір, мұнай, газ және т.б.) да күннің көрінерлік сәулеленуінің өсімдіктерде үзіліссіз өтетін фотосинтез арқылы біздің планетаға әсер етуінің нәтижесі болып табылады.

Күннің көрінерлік сәулеленуі ақ түсті жарық ретінде көрінгенімен бір текті емес. Күн сәулесінің спектрі үздіксіз (тұтас) болып табылады. Бұл- спектрде көрінерлік сәулеленуді құрайтын барлық толқын ұзындықтары бар деген сөз. Көрінерлік сәулеленуді құрайтын монохромат, яғни белгілі бір ғана толқын ұзындығы болатын, әр түсті сәулелердің шекаралары айқын болмайды. Әр түсті сәулелер бірінен біріне бірқалыпты ауысып отырады. Шартпенен сегіз ерекше түстерді бөліп айтуға және олардың толқындар ұзындығын көрсетуге болады (1.1 кесте).

Ультракүлгін сәулелену (УК сәулелену) көру бейнесін туғызбайды, ол көрінбейді. УК сәулелену толқындар ұзындығына байланысты адамдарға, жануарларға, өсімдіктерге, бактерияларға және басқа объектілерге әр түрлі әсер етеді. УК сәулелену толқын ұзындығына байланысты үш облысқа бөлінеді: А облысы – 380…315 нм; В облысы – 315…280 нм; С облысы – 280 нанометрден қысқа.

1.1 кесте – Монохромат сәулелер толқындарының ұзындығы

Түс	Толқын ұзындығы, нм	Түс	Толқын ұзындығы, нм
Күлгін	380…450	Сары-жасыл	550…575
Көк	450…480	Сары	575…585
Көгілдір	480…510	Қызғылт-сары	585…620
Жасыл	510…550	Қызыл	620…760

А облысына жататын сәулелену ұзын толқынды сәулелену деп аталады. Бұл сәулелену зерттелетін заттардың жарық шығаруын қоздырады, сондықтан люминесценттік анализ тәсілімен заттардың сапасын анықтауға пайдаланылады.

В облысына жататын сәулелену орташа толқынды деп аталатын УК сәулелену адам мен жануарларға күшті және әр түрлі биологиялық әсер етеді. Бұл сәулеленудің әсерінен адам мен малдардың терісі қызарады. Оны эритем деп атайды. Сәулеленудің тірі организмдерге эритемдік әсері жалпы жағымдылығымен (пайдалығымен) сипатталады. Сонымен қатар В облысты сәулелену рахитке қарсы әсер етеді. Осы сәулелену әсерінің нәтижесінен провитамин организмге пайдалы Д₂ витаминге айналады.

С облысына жататын қысқа толқынды УК сәулелену бактерицидтік әсер көрсетеді, яғни ауру туғызатын бактерияларды жояды. Бұл сәулелену бөлмелерді, ыдыстарды және суды зарарсыздандыруға қолданылады. Бірақ ол көзторы мен теріге орасан зор әсер етеді және бүлдіреді.

Толқын ұзындығы 200 нм-ден қысқа келетін УК сәулелену атмосферада жақсы жұтылады және вакуумдік УК сәулелену деп аталады.

Көз қабылдай алмайтын инфрақызыл толқындардың ұзындықтары қызыл жарық толқындарының ұзындығынан артық болады. Инфрақызыл сәулелену (ИҚ сәулелену) фотондарының энергиясы УК және көрінерлік сәулеленулер фотондарының энергиясынан кіші келеді. ИҚ сәулелену спектрін де үш облысқа бөледі: ИҚ-А (780…1400 нм); ИҚ-В (1400…3000 нм); ИҚ-С (3000…10⁶ нм). ИҚ сәулеленуді кез келген қыздырылған дене, тіпті жарықталынбаса да, шығарады. Спектрдің осы телімінің ерекшелігі ИҚ сәулелердің жылулық әсер етуі болып табылады.

Сәулелену көздерінің сәуле шығару спектрі, яғни толқындар ұзындықтары бойынша сәулелену құрамы, әр түрлі болуы мүмкін.

Сәулелену спектрі – күрделі сәулелену құрамына кіретін монохромат (бір текті) сәулелердің жиынтығы. Монохромат, яғни белгілі бір ғана толқын ұзындығы болатын, сәулеленудің мысалы ретінде лазер сәулелерін айтуға болады.

Сәуле шығару көздерінің көпшілігінің сәулелену құрамы күрделі болып келеді. Олардың сәулелену спектрі үздіксіз, жолақ, сызықтық немесе аралас болуы мүмкін. Сәулелену спектрі негізінде график түрінде беріледі.

Сәулеленудің құрамына жататын барлық толқындар ұзындықтарының интервалын монохромат құрастырушылар үздіксіз тұтас толтырып тұратың спектр деп аталады. Үздіксіз спектр шығарып алу үшін денені жоғары температураға дейін қыздыру керек. Барлық жылулық сәуле шығару көздерінің сәулелену спектрі үздіксіз спектр болады.

Сызықтық спектр – бірімен-бірі жанаспайтын жеке монохромат сәулелерден тұратын спектр. Сызықтық спектрдің бар болуы – заттың тек әбден белгілі ұзындықтағы толқындар (дәлірек, белгілі өте жіңішке спектрлік интервалда) шығаратынының айғағы. Сызықық спектрлерде газ күйіндегі атомдық (бірақ молекулалық емес) барлық заттар береді. Бұл жағдайда іс жүзінде бірімен-бірі өзара әсерлеспейтін атомдар жарық шығарады. Бұл спектрліңең іргелі және негізгі түрі. Сызықтық спектр газда немесе металл буларында төменгі қысымда өтетін электр разрядына тән келеді. Разряд өтетін ортада қысым жоғарылағанда сызықтардың ені кеңейеді де жолақтар пайда болады. Өте тығыз орналасқан көп сызықтардың жиынтығы болатын дискреттік топтар (жолақтар) құрайтын монохромат құрастырушылардан тұратын спектр жолақ спектр деп аталады.

Сызықтық спектрлерді атомдар беретін болса, жолақ спектрлерді бір-бірімен байланыспаған немесе нашар байланысқан молекулалар туғызады. Жоғары қысымды газ-разрядтық шамдардың спектрі жолақ болады. Бірақ олардың сәулелену спектрі жиірек аралас болып келеді.

Сәуле шығарудың толқын ұзындығына қарай қалай үлестірілетінін сипаттау үшін жаңадан сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы φ_λі деп аталатын шама енгізіледі. Бұл шама онша үлкен емес спектрлік интервалға dλ тиісті элементар ағынының dФ_λі осы интервалға қатысымен анықталады:

(1.3)

Спектрлік сипаттамалар сәулелену көзі туралы толық мәлімет береді.

1.3 ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУДІ ЭНЕРГИЯНЫҢ БАСҚА ТҮРЛЕРІНЕ ТҮРЛЕНДІРУ

Сәулеленуді түрлендіру оптикалық сәулеленуді қабылдағыштарда жүзеге асырылады. Оптикалық сәулеленуді энергиянын басқа түріне түрлендіретін кез-келген объектіні, оның пайда болуына және агрегаттык күйіне байланыссыз, оптикалық сәулеленуді қабылдағыш деп атайды. Қабылдағышка түсетін сәулелердің фотонын жұту сәулеленуді түрлендірудің бастапқы процесі болып табылады. Бұл процесс сан жағынан жұтылу коэффициентімен бағаланылады. Жұтылу коэффициенті α қабылдағышпен жұтылған оптикалық сәулелену энергиясының Wα оған түскен энергияға W қатынасымен анықталады. Энергияны сақтау заңына сәйкес оптикалық сәулеленуге түрлендіру процесін жалпы түрде мынадай өрнекпен жазуға болады:

, (1.4)

мұндағы W_α -dτ уақыт аралығында жұтылған оптикалық сәулелену энергиясы, Дж; α - қабылдағышпен сәулелену энергиясының жұтылу коэффициенті; Ф(τ) - қабылдағышқа түскен сәулелену ағыны (уақытқа тәуелділікпен), Вт; W_э- тиімді энергия, Дж; W_ш - шығындар энергиясы, Дж.

Оптикалық қондырғылар қабылдағыштарға (адам, мал, өсімдік, ауыл шаруашылық өнімдер, фотоэлемент, фоторезистор жєне т.б.) белгілі болымды нәтиже алатындай әрекет ету үшін пайдаланылады.

Күтетіндей болымды нәтиже алу үшін оптикалық сәулелену энергиясы қабылдағышта энергияның белгілі бір түріне түрленуі керек. Бірақ, кез келген процестегі сияқты, энергияның бір түрін басқа түрге айналдыру шығынсыз болмайды, яғни сєулелену энергиясының бөлігі қойылған мақсатқа жетуге қажет энергия түріне түрленбейді.

Сонымен, сәулелену энергиясының қабылдағышта жұтылған және күтетіндей болымды нәтижені қамтамасыз ететін энергияның қажетті түріне түрленген бөлігін тиімді энергия W_э деп атайды. Осы кезде қосымша пайда болған энергияның басқа түрлерін шығындарға W_ш жатқызу керек.[kgl]

[gl]ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУДІҢ ФОТОБИОЛОГИЯЛЫҚ ӘСЕР ЕТУІ[:]

2.1 ФОТОБИОЛОГИЯЛЫҚ ӘСЕР ЕТУДІҢ ТҮРЛЕРІ

Оптикалық сәулелену энергиясы адамдарға, жануарларға, өсімдіктерге, микроорганизмдерге және басқа қабылдағыштарға тікелей әсер етеді.

Фотобиологиялық әсер етудің негізі түрлеріне мыналар жатады:

Жарыктың әсер етуі көру бейнесін туғызу арқылы адамдар мен жануарларға қоршаған кеңістікте жөн табуға мүмкіншілік берумен білдіріледі.

Көрінерлік және ұзын толқынды ультракүлгін сәулелер өсімдіктерге фотосинтездік әсер етеді. Осының нәтижесінде өсімдіктерде минерал заттардан органикалық заттар құрастырылады.

Адамдарды, малдарды, құстарды белгілі мөлшерде ультракүлгін, көрінерлік, инфрақызыл сәулелерімен сәулелендіргенде заттар алмасу процесі жақсарады, организмнің ауруларға қарсыласуы жоғарылайды. Бұл оптикалық сәулеленудің терапевтік (эритемдік, антирахиттік) әсер eтуi деп аталады.

Бактерияларды, өсімдіктерді, шыбын-шіркейлерді ультракүлгін сәулесімен және үлкен мөлшерлі көрінерлік және инфрақызыл сәулелерімен сәулелендіргенде олар өледі. Оптикалық сәулеленудің бұлай әсер етуін бактерицидтік деп атайды.

Ультракүлгін сәулелену жануарлар мен өсімдіктерге ұзақ уақыт аралығында әсер етсе тұқым қуалаудағы өзгерістерге әкеледі, яғни мутациялық әрекет жасайды. Бұлай әсер етуді жаңа қасиеттері бар өсімдіктенр мен басқа организмдерді шығаруға пайдалануға болады.

Жарық пен қараңғының алмасуы өсімдіктердің өсуіне және дамуына әр түрлі әсер етеді. Оны фотопериодтік әсер ету деп атайды.

Әрбір фотобиологиялық процеске оның өту қарқындылығының сәулелену толқынының ұзындығына тәуелділігін тұрғызуға болады. Мұндай графикалық тәуелділік сәулеленудің әсер ете спектрі деп аталады. Тиімді және үнемді сәулелену көздерін ойлап құрастыруда және сәулелендіретін қондырғыларды жобалауда әсер ету спектрінің маңызы зор келеді. Сәулелендіретін қондырғыларды есептеуде және жобалауда фотореактивация құбылысын ескеру керек болады. Толқындар ұзындықтарының әр түрлі диапазондарына жататын сәулелердің бір уақытта объектіге әсер еткен кезінде өтетін өзара байланыс құбылысы фотореактивация деп аталады. Бұл құбылыс сәулелендірудің тиімділігін жоғарылатуы немесе төмендетуі мүмкін. Мысалы, малдарды ультракүлгін сәулелерімен сәулелендірумен қоса қарқынды жарықтандырғанда ультракүлгін сәулелерімен сәулелендірудің тиімділігі тек жеке сәулелендіруді пайдаланған жағдайдан төмен болады.

2.2 ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУДІҢ АДАМҒА ӘСЕР ЕТУІ

Оптикалық сәулеленудің үш облысы да адамға активті әсер етеді. Жалпы адам организміне және оның жеке мүшелеріне әсер етудің нәтижесі oң (жайлы) және теріс (жағымсыз) болуы мүмкін. Нәтиже сәулелену кванттарының энергиясымен, сәулелендіріліну деңгейімен және әсер етудің ұзақтығымен анықталады.

Күннің ультракүлгін сәулелері (негізінде УК-В облысы) белгілі дозада организмнің өсуіне және нығаюына себебін тигізеді, яғни пайдалы нәтиже береді. Өйткені оның әсерінен организмде биологиялық активті заттар (витамин Д және т.б.) пайда болады. Бұл заттар қанмен организм бойына тарайды және оған жайлы емдік және әлдендірулік әсер етеді.

Ультракүлгін сәулелері кванттарын жұту және фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде адамның тері тканінде бірнеше сағаттан кейін эритема (қызару) және пигменттену пайда болады. Эритема пайда болатын сәулеленудің ең кіші мөлшері табалдырықтық биодоза деп аталады. Ультракүлгін сєулелерімен асқын сәулелендіру ісіп қызару процесіне келтіреді, сондықтан денсаулыққа зиянды болады. Солтүстік аудандарда табиғи ультракүлгін сәулелерінің жетіспеушілігі, әсіресе қысқы күндері, организмнің әлсіреуіне (авитаминозге) әкеледі. Осы себептен сол аудандарда адамдарды жасанды ультракүлгін сәулелерімен сәулелендіру ұсынылады. Көзді арнайы көзілдірікпен қорғамаса қысқа толқынды ультракүлгін сәулелері (УКС - С) оны ауыруға (конъюктивит) ұшыратады (әсіресе таулы жерлерде байқалады). Ультракүлгін сәулелер белгілі дозада организмдегі тіршілікке қажетті функциялардың жұмысын жақсартады, орталық нерв жүйесіне әсерін тигізеді.

Көрінерлік сәулеленудің әсер етуі негізінде адамның көру органына сәйкес зерттелген. Көз - адамның жарық әсерінен қабылдайтын органы. Көзде көрінерлік сәулелену энергиясы нерв импульстері энергиясына түрленеді де көру нервтері бойымен миға беріледі. Нерв импульстері миға жетіп, көрген зат мүсінін (бейнесін) туғызады. Нерв импульстері - айналадағы дүние туралы ақпараттардың негізгі көзі. Көру бейнесін туғызу заттардың жарықтылығы, түсі, мөлшері және пішіні, сондай-ақ олардың қозғалысы мен өзара орналасуы туралы пікір айтуға мүмкіншілік береді.

Өзінің әр түрлі деңгейлі жарықталынуға бейімделушілігінің арқасында адам көзі 0,1 люкстен 100000 люкске дейінгі жарықталынуды қабылдай алады. Көздің бұл қасиеті адаптация деп аталады. Көз оптикалық сәулеленуді іріктеп қабылдағыш болып табылады, сондықтан қуаттары бірдей, бірақ толқындар ұзындықтары әр түрлі болатын көрінерлік сәулелер әр түрлі деңгейлі жарықтық бейнелер туғызады. Адам көзінің спектрлік сезгіштігі тұрақты болмайды. Сезгіштік бақыланатын объектінің жарықтылық деңгейімен анықталады.

Көздің тор қабығында жарық сәулесін қабылдайтын таяқша және колба тәрізді жарық сезгіш көру клеткалары орналасқан. Колба тәрізді клеткалар жарықталыну жоғары деңгейде болғанда жұмыс істейді және күндізгі көру (көз) деп аталады. Таяқша тәрізді клеткалар жарықталыну деңгейі төмен болғанда жұмыс істейтіндіктен түңгі көру (көз) деп аталады. Осыған сәйкес күндізгі және түнгі көрудің спектрлік сезгіштігінің қисықтарын ажыратады (2.1 сурет).

Күндізгі көрудің спектрлік сезгіштігін сипаттайтын қисық негізгі болып саналады. Оның максимум сезгіштігі толқын ұзындығы 555 нм болғанда байқалады. Бұл – спектрдің сары-жасыл телімі. Түнгі көрудің қисығы ұзындықтары қысқа келетін толқындар жағына ығысқан. Таяқша тәрізді клеткалардың түсті қабылдау қабілеті болмайды, сондықтан түнгі көруде түстер ажыратылмайды. Түнгі көру жарықталыну деңгейінен күндізгі көру жарықталыну деңгейіне өту кезінде көз қарауытқан режимінде болады. Осы кезде көздің тор қабығындағы екі түрлі жарық сезгіш клеткалар да жұмыс істейді. Бұл көзге ең қолайсыз режим болып саналады.

2.1- сурет. Көрінерлік (а) және ультракүлгін (б) сәулеленулердің
әрекет ету спектрлері:

1- күндізгі көру кезіндегі адам көзінің спектрлік сезгіштігі; 2- түнгі көру кезіндегі адам көзінің спектрлік сезгіштігі; 3- өсімдік орташа бетінің спектрлік сезгіштігі; 4-УК сәулеленудің эритемдік әсер eтуінің спектрі; 5- УК сәулеленудің бактерицидтік әсер eтуінің спектрі.

Орыс ғалымы М.Ломоносов әр түрлі түстердің барлығын қызыл, сары және көгілдір үш түсті араластыру арқылы алуға болатындығы туралы болжау айтты.

Қазіргі ғылыми түсінік бойынша көздің тор қабығында қызыл, жасыл және көк түске сезінетін үш түрлі колба тәрізді клеткалар (жарык сезгіш элементтер) бар. Спектрлік құрамы әр түрлі болатын жарық ағыны түсті сезетін колба тәрізді клеткалардың әр қайсысын әр түрлі қоздырады да бізге түстерді сезіндіреді. Әр түрлі түсті сезу сәулеленудің спектрлік құрамына да жіне көру органының күйіне де байланысты келеді. Дальтониктер белгілі бір түсті қабылдамауы мүмкін.

Инфрақызыл сәулелену негізінде жылулық әсер етеді. Инфрақызыл сәулелердің ену қабілеті жоғары келеді, соңдықтан адамның терең қабаттағы тканын қыздыруға мүмкіншілік береді.

2.3 ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУДІҢ МАЛДАР МЕН КҰСТАРҒА ӘСЕР ЕТУ1

Оптикалық сәулеленудің малдар мен құстарға әсер етуі өте түрлі-түрлі болады және сәулеленудің спектрлік құрамына байланысты келеді.

Ультракүлгін (УК) сәулелену малдар организміне күшті әлдендірулік және емдік әсер етеді. УК сәулеленудің заттар алмасуына, дем алдыру процестеріне, қан таралуын активтеуге, қандағы гемоглобин мөлшерін көбейтуге және мал организмінің басқа функцияларына әсер етуі анықталды.

УК-А облысына жататын сәулелену малдар мен құстар организмдеріне белгілі деңгейде жағымды әсер еткенмен, оның активтігі басқа облысқа жататын УК сәулелерден ең темен келеді.

УК-В облысына жататын сәулелену мал терісінің сәулелендірілген телімін қызартады (эритема пайда болады). Бұл сәулелердің рахитке қарсы әсер ететін қабілеті де бар. Д витамині мал азығының сіңімділігін, организмнің жалпы саулығын және төлдердің сақталуын жоғарылатуға мүмкіншілік туғызады.

Малдар мен құстарды өндірістік өсіруде серуендетпей тек қорада ұстағандықтан оларға күн сәулелері жетімсіз болады. Мұндай жағымсыз жағдайдың зардабын ультракүлгін сәулелендіру және жарықтандыру режимдерін дұрыс ұйымдастырумен азайтуға болады. УК сәулеленуінің эритемдік әсер ету спектрі 2.1, б суретте берілген (4-қиcық). Ќисықтың максимумы толқын ұзындығы 297 нм сәулелерде байқалады.

УК-С облысына жататын сәулелер негізінде зиянды микроорганизмдерге бактерицидтік әсер ететін себепкершарт ретінде пайдаланылады. 2.1, б суретте УК сәулеленудің бактерицидтік әсер етуінің спектрі келтірілген (5-қисық). Толқын ұзындығы 254 нм УК сәулелердің бактерицидтік әсер ету қабілеті ең нәтижелі екендігі көрінеді. Толқын ұзындығы 280 нм-ден қысқа келетін УК сәулелер кванттарының энергиясы үлкен болады. Олардың әсер етуінен бактериялардың құрамындағы белок заттар талқандатылғаннан бактериялар өледі. УК сәулелердің бактерляларды өлтіру қасиеті олардың бактерицидтігі деп аталады. Түрлі-түрлі бактериялардың УК сәулеленуге сезгіштігі әр түрлі болады. Бірақ әр түрлі бактерияларға бактерицидтік әсер ету спектрлерінің бір-бірінен айырмашылығы аз келеді.

Көрінерлік сәулелену малдар мен құстар организміне жан-жақты жайлы әсер етеді. Организмдегі тіршілікке қажетті негізгі функцияларды реттейді. Эндокриндік жүйеге және орталық нерв жүйесіне әсерін тигізеді.

Физиологиялық ырғақтар (көбею, түк және қауырсын жабындарды ауыстыру және т.б.) жарық режимінің жағдайларымен анықталады. Басқа жағдайлар бірдей болғанда малдар мен құстардың өнімділігі жарықталыну деңгейіне, жарықталыну режиміне және сәулеленудің спектрлік құрамына байланысты келеді.

Өндірістік мал және құс шаруашылығында белгілі жарықталыну деңгейінен көрі малдар мен құстардың түрі мен жасына байланысты тәуліктегі жарық мерзімініғ ұзақтылығының маңызы өте зор келеді. Мал және құс қораларын белгілі тәртіпке келтірмеген режімде жасанды жарықтандыру малдар мен құстардың күйіне және өнімділігіне жағымсыз әсер етеді.

Инфрақызыл сәулелері негізінде малдар тұратын аймақта қажетті температуралық режим жасау үшін мал және құс төлдерін сәулелендіруге пайдаланылады. Инфрақызыл сәулелердің жануарлар организміне ену тереңдігі әр түрлі болады. Ол әсер ететін сәулеленудің толқындар ұзындықтарына, сондай-ақ жануардың сыртқы жабынымен (терісімен, және т. б.) осы сәулеленуді жұту және шағылыстыру қабілетіне байланысты келеді.

2.4 ОПТИКАЛЫҚ СӘУЛЕЛЕНУДІҢ ӨСІМДІКТЕРГЕ ӘСЕР ЕТУІ

Жерде өмір сүретін барлық тірі организмдердің ішінде тек жасыл өсімдіктер ғана оптикалық сәулелену энергиясын органикалық заттардың химиялық энергиясына өз бетімен түрлендіре алады. Өсімдіктерде оптикалық сәулелену энергиясын сіңіру нәтижесінде минерал заттардан химиялық энергияға бай күрделі органикалық заттар түзу процесін фотосинтез деп атайды.

Оптикалық сәулеленудіі өсімдіктерге әсер етуі әр түрлі болады. Сәулелендіру жағдайына тек фотосинтез ғана емес, сондай-ақ жапырақтардың және басқа органдардың өсуі мен дамуы да тәуелді келеді. Дегенмен, жасыл өсімдіктерге фотосинтез негізгі ең ерекше процесс болып табылады. Ақыр аяғында осы процеспен өсімдіктердің өнімділігі анықталады.

Оптикалық сәулеленудің өсімдіктерге жалпы энергетикалық әсер етуі фотосинтездік және жылулық әсер етуден тұрады. Өсімдіктермен жұтылған сәулелену энергиясы жарым-жартылай фотосинтезді жүзеге асыруға, ал қалған бөлігі суды қыздыруға және буландыруға (транспирацияға) жұмсалады. Толқындар ұзындықтары 300 нм-ден 750 нм-ге дейін болатын сәулелердің фотосинтездік әсер ететін қабілеті жоғары келеді.

Өсімдіктерге тек көрінерлік сәулелену ғана емес, сондай-ақ ультракүлгін және инфрақызыл сәулелер де жылулық әсерін тигізе алады.

Сәулелену өсімдіктерге тек энергия көзі ретінде ғана емес, сондай-ақ өзгеше реттегіш немесе қоздырғыш ретінде де әсер етеді.

Сәулелердің осындай әсер етуінің мысалы ретіңде өсімдіктердің фотопериодтық (фотомерзімдік) реакциясын келтіруге болады.

Толқындар ұзындықтары 295 нм-ден қысқа келетін УК сәулелер клеткалардың протоплазмасымен жұтылғанда белок заттарды талқандайды. Бұл сәулелену үлкен дозада талқандатқыштық әсер етеді.

Жапырақтар - өсімдіктердің сәулелерді қабылдайтын негізгі органы. Жапырақтармен сәулелердің жұтылуы негізінде сәулеленудің спектрлік құрамына, жапырақтың қалындығына, ішкі құрылымына және бетінің күйіне байланысты келеді. Дегенмен барлық жасыл өсімдіктерде жұтылған, шағылысқан және өткізілген сәулелердің ара қатысы шамамен бірдей болады. Өсімдіктің көкжапырағы түскен жалпы фотосинтездік активті сәулеленудің 80...90 %-тін жұтады, 5... 10 %-тін шағылыстырады. Табиғи жағдайда өсімдікке түскен сәулеленудің шамамен 2 %-і фотосинтезге жұмсалады, ал калған жұтылған энергия өсімдікте жылылыққа айналады.

К. А. Тимирязев сәулелену энергиясы фотосинтез процесінде хлорофилл арқылы сіңірілетінін анықтады. Хлорофилл сәулелер энергиясын жұтып көмірқышқыл газбен СО₂ және сумен Н₂О тотығу-қалпына келтіру реакциясына түседі. Осы реакцияның нәтижесінде өсімдіктер углеводтар (органикалық заттар) түзеді және бұл кезде олар қоршаған ортаға бос оттегін бөліп, ауаны оттегімен байытады.

Фотосинтез теңдеуін жалпы түрде былай жазуға болады:

немесе

Фотосинтез – көп сатылы реакция. Фотосинтез процесінде өсімдік түрлі-түрлі органикалық заттар (углеводтар, белоктар, майлар және т.б.) түзеді.

Фотосинтез процесінде сәулелену энергиясын химиялық энергияға түрлендіру өсімдіктердің барлық түрлерінде де жалпы бірдей жолмен өтеді.

Жақсы дамыған өсімдіктер және фотосинтезден жақсы өнімдік алу үшін 300....750 нм облысына жататын барлық сәулелер болуы кажет. Әр түрлі өсімдіктерде өтетін фотосинтез процесінің спектрлік қарқындылығы түрлі-түрлі болады. Бұл көрсеткіш әр түрлі жағдайда өсірілген немесе жасы немесе даму фазасы әр түрлі болатын бір түрлі өсімдіктерде де бірдей болмауы мүмкін. Осы себептен фотосинтездің әсер ету орташа спектрін білу үшін өсімліктің орташа жапырағы деп аталатын түсініктеме енгізіледі. 2.1 суретте өсімдіктің орташа жапырағына (келісіммен қабылданылған түсініктеме) сәулеленудің әсер ету спектрі келтірілген (3-кисық).

Өсімдіктерде фотосинтез процесімен бір уақытта демалыс процесі де өтеді.

Органикалық заттарды ыдыратып, өсімдіктер демалыс п<

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒