从萤火虫到人工冷光

萤火虫的一生
交配产卵
萤光灯
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创 造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。
萤火虫的发光原理
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹 部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部 分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含 有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下， 荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出 荧光。这种被称作虫萤光素酶的化学物质像开关 一样启动这种反应，当萤火虫产生虫萤光素酶的 时候，这种反应就开始了，萤火虫便会发出一闪 一闪的光亮。萤火虫的发光，实质上是把化学能 转变成光能的过程。
人工冷光的应用
冷光源微循环检测仪 采用冷光源的仪表板
人工冷光的应用
光纤照明灯饰
人工冷光的应用
腹腔镜冷光源灯泡
冷光源无影灯
成虫活动时间 萤火虫成虫依据种类不同，活动的时间也有 差异：白天和夜晚各有日行性和夜行性的种类。 夜间活动的种类出现的时间，由傍晚六点至凌晨 三、四点都有。日落后开始活动，而且大多在晚 上八、九点休息。
如何区分雌雄 有两种方法可辨别：一是从发光器来分辨： 雄虫有一节发光器，雌虫有两节光发器。一般的 常见的种类，雄虫都是发两排光；雌虫发一排光 或点狀光（六点、四点或两点）。第二种方法是 从眼睛分辨：雄虫眼睛大，雌虫眼睛小。所有夜 行性的萤火虫的雌、雄有一个共同的差异，雄虫 的眼睛比雌雄大一些。
萤火虫的分类 大致分为三类： 1、水生萤火虫：幼虫生活在终年有水，水质清澈 的小溪里，或底层为泥浆的水域； 2、半水生萤火虫：幼虫在清澈溪水流过的潮湿驳 坎或岩壁上栖息； 3、陆生萤火虫：幼虫通常栖息在阴凉、地面略微 潮湿、山区的落叶间或小草上。
萤火虫的一生
幼虫
萤火虫的一生
化蛹
萤火虫的一生
成虫
萤火虫是咋样发光的？ 什么是冷光？ 什么是仿生学？
认识萤火虫
外形特征：头上一对带有小齿的触角分为11个小 节。三对纤细、善于爬行的足。雄的翅鞘发达， 后翅像把扇面，平时折叠在前翅下，只有飞时才 伸展开；雌的翅短或无翅。
栖息场所 在每一个时期都有不同和栖息场所：蛹期在 水边岸上度过；成虫则依雄虫和雌虫分为水上方 开阔水域及水边的植物上。
仿生学
仿生学就是模仿生物来建造先进技术 的科学。仿生学主要是观察研究和模拟生 物的各式各样全优本领（包括生物本身的 结构，各种器官的功能，体内物理和化学 的过程，能量的供应，信息的加工，记忆 与传递等），用现代科学技术去分析并加 工制成某些机械仪器的一种科学。
发光物质的妙用
在过去50年中，萤火虫荧光素酶已经广泛应 用于工业、医疗、防治污染等多个方面。比如它可 以检测生物物质、分析流体中的微生物污染、评估 细胞活性等。在医疗上，可以检测病毒和细菌感染 疾病的治愈情况，还可以在动物模型上检测肿瘤的 增值和衰退情况等。另外，荧光素酶基因可以用于 研究活细胞和组织中的基因，把荧光素酶和高敏 CCD相机结合，还能获取动植物细胞在正常和病理 状态下，胚胎发育及生理调节不同阶段的信息。此 外，荧光素酶作为环境污染的生物传感器，能成功 地监测砷、汞、铅、苯酚等农用化学品的污染。
发光物质的妙用
科学家又用化学方法人工合成了荧光素。 由荧光素、荧光酶、ATP（三磷酸腺苷）和水混 合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井 中当照明灯，在弹药库中用作提示灯。由于这种 光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光 源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
冷光 所谓冷光，就是只发光而不产生热的光。 冷光源是利用化学能、电能、生物能激发的光源 （萤火虫、霓虹灯等）。物体发光时，它的温度 并不比环境温度高，这种发光叫冷发光，我们把 这类光源叫做冷光源。 冷光源的发光原理是在电场作用下，产生电子碰 撞激发荧光材料产生发光现象。冷光源工作时不 发热，避免了与热量积累相关的一系列问题。 冷光源的特点一是把其他的能量几乎全部转化为 可见光了，其他波长的光很少。而热光源就不同， 除了有可见光外还有大量的红外光，相当一部分 能量转化为对照明没有贡献的红外光了。二是具 有十分优良的光学、变闪特性。
从萤火虫到人工冷光
授课人：况圣明
教学目标
（1）知识目标：了解萤火虫独特的发光 原理，人工冷光的仿生应用。 （2）情感目标：a．在研究性学习中培 养学生良好的协作学习精神。 b．培养学生勇于创造的科学态度。 （3）能力目标：a．提高学生获取信息 能力（分析信息、处理信息、运用信息 能力）b．培养学生的创新能力c．培养 学生自学能力。