光電效應和光合作用的內在聯繫

首先,讀者看到本篇文章的題目會感到有些驚訝,並會感到有些不解,一個是物理學領域,一個是生理學知識,他們怎們會有內在聯繫。雖然現在學科交叉越來越明顯,並由此而誕生了一些新學科。比如:生理數學。但是,這些只是再用一些其他學科的理論來解釋本學科無法解釋的現象。筆者最近發現,光電效應和光合作用有著驚人的相似,所以在此想發表一些自己的拙見。

我們高中所學習過的光電效應(Photoelectric Effect),是指光束照射物體時會使其發射出電子的。發射出的具有能量的物質我們稱之為“光量子”。電子吸收光子的能量,這部分能量主要有兩個用途:1.克服所需要的逸出功。2.剩餘的能量為電子提供動能,促使電子能夠逃逸。這個過程發生的非常快。在十億分之一秒時間內電子就可飛逸出金屬表面,成為光電子,形成光電流。單位時間內,入射光子的數量愈大,飛逸出的光電子就愈多,光電流也就愈強。

光電效應和光合作用的內在聯繫

說完光電效應,我們現在來說一下光合作用。光合作用是綠色植物在光下同化二氧化碳和水,合成有機物並釋放氧氣的過程。其中主要包括1.原初反應。2.電子傳遞與光合磷酸化。3.碳同化這三個過程。其中原初反應包括,光能的吸收,傳遞和引起作用中心的第一個光化學反應的過程。在這裡我們主要討論原初反應的光能的吸收。原初反應在葉綠體的色素分子中發生,色素分子又可分為兩類:反應中心色素和聚光色素。聚光色素和反應中心色素是協同作用聚光色素吸收光能以誘導共振的方式傳遞給作用中心色素,當作用中心色素分子被聚光色素傳遞的光能激發後,立即放出電子而呈氧化態,進而促進原初反應的開始。這其中光能的吸收就是光量子的吸收,葉綠素中的電子通過吸收光量子的能量,通過誘導共振的方式將能量傳遞給鄰近的電子,電子的傳遞意味著化學反應的發生,一步步促進光合作用的發生。

光電效應和光合作用的內在聯繫

我們看到,光合作用和光電效應的共同點,這裡筆者以表格形式列出:

光電效應 光合作用

吸收光能的方式 光量子 光量子

吸收光能的物質 金屬中的電子 葉綠體中的電子

能量轉化 光能—電能 光能—活躍的化學能

發生時間 10^(-10)秒 10^(-15)- 10^(-9)秒

以上就是筆者的拙見,學識有限,表述不清,望請諒解。

圖片來源於網絡。

參考:百度百科:光電效應

植物生理學(張繼澎主編)


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