偏光蛍光のことについて教えていただきたいのですが・・・


特に、偏光度に関して解りません。


どなたか、宜しくお願いします。

A 回答 (4件)

通常、蛍光分子が細長いと、励起光の偏光方向に対応した吸収異方性が発現して、発光の偏光成分にも異方性が出る傾向がありますよね。


偏光度は楕円を考えれば、わかりよいかと思います。
偏光度0は真円になります。
0<偏光度<1では楕円
偏光度1では直線です。
偏光度0.5では長軸は短軸の3倍の大きさの楕円ということになります。

蛍光分子の配向度が大きくなれば、確かに偏光度も大きくなると考えます。
電圧を印加して偏光度が小さくなったのなら、考えられる理由としては、
イオン成分による乱流の発生で蛍光分子の配向度が低下する、
電圧印加で電流が流れれば温度が上昇し、分子運動が激しくなり配向度が低下する、
などの可能性があると思われます。
また、上記の影響は測定セルの形状等にもよりますので、検討なさってください。
    • good
    • 0

 


  まず、貴方が何の実験をしているか、そんなことは記して戴かないと分かる訳がありませんし、またわたしは「一般人」と書いているように、一般人です。一応実験されているというからには、貴方が「専門家」ではありませんか。このサイトの物理や天文の質問は、小中学生も質問していることがあるので、どんな人が、どんな目的で質問しているのか分からない以上、一般人としては、分かる説明しか書けませんし、分かるように書かないと、分からないではありませんか(わたしは、蛍光偏光度の説明をしただけです)。
 
  それはとまれ、わたしが参照にしたページでは、「偏光度測定装置」の原理説明が記されていたのであり、装置は、単色光の「垂直偏光」成分をターゲットの蛍光分子を含む溶液に放射し、それによる分子の励起の結果としての「蛍光」を、垂直と水平の二つの偏光成分で検出するというものでした。
 
  偏光度P=(垂直強度-水平強度)/(垂直強度+水平強度)
 
  このような式で定義されていました。定常状態の時、分子は回転運動がないので、Pは1になり、分子がブラウン運動すると、水平成分が回転運動によって発生するので、Pは減少するというのが原理説明です。
 
  しかし、ブラウン運動だけの回転運動ではないはずだと思うのです。電場をインプレスすることで、分子を配向させようというなら、分子は、双極子であり、理屈から言えば、インプレス電圧が大きくなれば、ブラウン運動は抑制され、相対的に分子の回転運動は減り(または、一定方向に規制され)、水平成分は減って、Pは大きくなるはずです。しかし、減少して行くとすれば、それは電場のインプレスで、水平成分が生み出されているということになるでしょう。
 
  電場を印加しない状態でもPの値は1ではないはずです。ブラウン運動より前に、温度があれば、分子は振動運動しているはずで(これもブラウン運動ですね)、双極子であれば、分子の温度による振動は、双極子モメントになり、回転が生じるはずだと思えます。電場のインプレスは、分子つまり双極子を整列(配向)させるはずで、しかし、それは、温度振動による回転モメントを消すという訳ではないでしょう。
 
  温度振動による回転モメントの発生というのは、温度振動によって、分子が、ある方向で、直線運動するのでなく、別の分子の双極子との関係から、回転運動の振動を行うという話です(根拠がありませんが、そう考えたのです)。電場をインプレスすれば、双極子は、一定方向に整列されるでしょう。しかし、整列されることにより、回転運動は、より整然としたものとなり、結果、回転モメントは大きくなり、偏光は拡散され、偏光度は小さくなって行くという可能性がないでしょうか。
 
  あるいは、ブラウン運動だけの場合でも、分子の回転運動は、入射偏光の偏光面と垂直な成分と平行な成分に分けることができ、蛍光偏光度測定器で測定する有効な値は、実は、垂直成分運動だけで……つまり、入射光の垂直平面と同じ平面での運動は、放射蛍光の偏光面も、それと同じ平面なので、事実上測定にかからないのです。(ここで言っている垂直成分と平行成分は、出力蛍光の垂直と水平の偏光成分ではなく、分子の回転運動の運動成分のことです)……偏光度測定装置の偏光の入射方向(及び検出方向)と、印加電場の方向の組み合わせによっては、分子の整列(配向)によって、元々ランダムな場合、平行成分であった回転運動の要素が、垂直成分へと切り替えられ、その結果、見かけ上、偏光度が小さくなるということはないでしょうか。(つまり、入射偏光の偏光面と同じ平面での分子の回転運動成分は、偏光度装置では検出されないのです。分子の整列で、この平行運動要素が、方向を変えられて、垂直運動要素となれば、この増えた分だけ、偏光は拡散し、その結果、偏光度が小さくなるということです。最初、電圧を加える前は、分子はランダムに並んでいたので、平行要素がかなりあったのが、分子が整列させられることで、平行要素が垂直要素へと移行したという可能性です。……この場合、偏光度測定装置の測定方向か、インプレス電場の方向を変えてみて、同じ電圧で、違う偏光度が出るなら、こういことが原因だと確認できるでしょう。また、対象としている物質の分子の配向の確認には、この場合、偏光度測定装置は、不適切なところがあるか、または、使い方にもっと工夫がいるということにならないでしょうか。……素人の意見ですが)。
 
    • good
    • 0

 


  蛍光偏光のことなら、簡単に説明すれば、蛍光物質(分子等)は、偏光が入射されると、これを吸収し、安定状態な場合は、入射偏光と同じ「偏光平面」で、偏光蛍光を放射するという現象です。
 
  偏光とは、普通、光は、その進行方向と垂直な平面(法面)において、様々な方向に電磁波が振動しているのですが、偏光板のような特殊な物質の板を通過させると、或る特定方向の振動以外の光は吸収され、結果的に、特定の方向にだけ振動する電磁波(光)が出てくることで、このように、振動方向が特定の方向だけの光を、「偏光」と呼ぶのです。
 
  (光は電磁場の振動で、進行方向の経路で見ると、電場が正弦曲線の形に振動しているのです。この時、電場の振動面と丁度90度回転した面で、磁場が、やはり正弦波の振動を行っています。この電場と磁場の互いに垂直になっている振動が光で、普通の光は、電場が振動している面が、光の進行方向に対し垂直な面で360度の角度全体で振動しています。この光のなかで、或る特定の振動面の電場+磁場を選んで、他を吸収すると、「偏光」ができるのです)。
 
  蛍光偏光は、蛍光物質が、偏光を受け取ると、それと同じ平面で振動する偏光蛍光を外に向かって放射するという現象です。
 
  しかし、考えれば分かるのですが、もし、蛍光物質(分子)が、偏光を受け取り、吸収した後、励起されて、偏光蛍光を出すまでに、回転運動などをすると、放射される偏光蛍光の偏光の振動面が、元の入射偏光の偏光平面とずれてきます。蛍光物質(分子)が、回転運動などしなければ、入って来た偏光と、出てくる偏光の偏光面は同じになるのです。
 
  逆に言うと、入射させた偏光と、出てくる偏光を測定して、どれぐらい偏光平面がずれているかを測定し計算すると、蛍光物質の分子が、どれぐらい回転したかが分かるのです。
 
  「偏光度=蛍光偏光度」というのは、この偏光面が、入射した偏光と出てきた偏光蛍光で、どのぐらい違うかという大きさに関係する量です。偏光度をPとすると、「Pが大きい」ほど、入射と放射の偏光の「平面の違いが小さい」です。逆に、「Pが小さい」ほど、二つの偏光の「平面の違いが大きい」のです。
 
  つまり、言い方を変えると、Pが大きいと、蛍光物質の分子が、ある時間のなかで、ほとんど回転運動しなかったことになります。またPが小さいとと、分子は、非常に大きく回転運動したことになります。(この関係は重要です。Pが大きいと、入射と放射の偏光は同じもので、Pが小さいと、入射と放射で、大きく偏光が違ってきているのです。偏光が違って来ている理由は、分子が大きく回転したからです)。
 
    偏光度Pが大 → 入射と放射の偏光平面がほぼ同じ → 分子回転小(=分子サイズ大)
    偏光度Pが小 → 入射と放射の偏光平面が食い違う → 分子回転大(=分子サイズ小)
 
  蛍光物質の分子は、色々な分子に付着させるというか、マーカーとして、分子に結合させておくのです。すると、付着させた分子が動くと、蛍光を発するので、分子を追いかけることができるのです。
 
  また、分子の回転は、小さな分子ほど、簡単に回転が起こり、大きな分子だと、回転が起こっても、余り速く回転しません。蛍光物質の分子の回転は、付着させた分子の回転と同じになるので、「蛍光物質分子+目的分子」全体の回転が問題になります。
 
  上に述べたように、分子が大きいと、回転しにくい、あるいは回転速度が遅くなります。分子が小さいと、速く回転します。すると、分子が大きいと、なかなか回転しないので、放射光の偏光は、入射光の偏光とほぼ同じ平面になり、偏光の度合いが大きく、つまり「偏光度」は大きくなります。その反対に、分子が小さいと、速く回転するので、入射光の偏光とはかなりずれた偏光となり、結果的に、偏光の度合いは小さくなり、「偏光度」は小さくなります(上のPの整理式を参照)。
 
  偏光度Pが大きいと、蛍光物質を付着させた分子の回転が小さい、つまり、その分子のサイズが大きいのです。
 
  また、偏光度Pが小さいと、問題の分子の回転が大きい、つまり、その分子のサイズが小さいのです。
 
  こうして、蛍光偏光度を測定すると、マーカーを付けた分子の大きさが分かることになります。最初、小さな分子だったのが、別の分子と結合すると、サイズが大きくなるので、偏光度が大きくなります。また、反対に最初の分子が、二つに別れて、一方に蛍光物質分子が付いていると、偏光度が小さくなり、分子のサイズが小さくなったということが分かるのです。
 
  蛍光偏光度Pを測定していると、マーカーを付けた分子が、別の分子と結合して大きくなったりすれば、偏光度が大きくなり、分子が、分解・解離等すれば、偏光度が小さくなるのです。
 
  これによって、蛍光偏光度を測定するだけで、例えば、有機体の分子などに蛍光物質分子を付けておくと、その分子が、別の分子と結合するか、または解離するか、などが分かるようになるのです。
 

この回答への補足

ありがとうございます。

私のやっている実験では、分子の結合や、分子の解離などではなく、指標分子がどの程度配向しているかを測定するものです。

蛍光分子に溶液中で電場をかけ配向させ蛍光を測定しています。

ここで、この蛍光分子は分子内分極をしているため、印加電圧を大きくすると配向が進むはずなのですが・・・

しかし、測定された結果は、印加電圧を大きくすると、偏光度が小さくなるというものでした。


偏光をしているとすると、偏光度は1に収束し、偏光がなければ0に収束しますよね?


ここで、偏光度が0.5なんかになった場合はどう考えればよいのでしょうか?

補足日時:2001/12/19 23:20
    • good
    • 0

下記のページの真中あたりに詳しい説明が出ていますが、いかがでしょうか?


(ブラウザの「編集」から「このページの検索」を選んで、「偏光蛍光」と入力すればすぐヒットします。)

http://bio.takara.co.jp/catalog/catalog_d.asp?C_ …

参考URL:http://bio.takara.co.jp/catalog/catalog_d.asp?C_ …
    • good
    • 0

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qマイクロプレートリーダーについて

マイクロプレートリーダーというものについてお尋ねします。
そもそもこの装置は、どのようなことを行う装置なのでしょうか。
国内外いろいろなメーカーが販売しているようですが、カタログには「吸光度測定」「蛍光測定」「化学発光測定」「偏光蛍光測定」などを行うとありますが、これらはどのようにして何を測定するものなのでしょうか。
当方、専門外でこちらの方面については素人なので、なるべく分かりやすく教えていただけますでしょうか。

また、詳しく勉強してみたいので、初心者向けの本をご存知であればそちらも教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

仕事でよくマイクロプレートリーダーを使う者です。

まず「マイクロプレート」とは,大きさ約W12.5cm×D8.5cm×H1.5cmの透明プラスチック製の検査用具です。
一つのプレートには縦8個×横12個(=96個)のくぼみ(ウェル)があり,その一つ一つが小さな試験管のような役割をします。
このウェルに検査サンプルを入れ,それぞれの検査法に従って試薬を反応させ,測定したい物質の量を,色の濃さや蛍光の強さなどにおきかえます。

最終的に反応させた液体の性質を分析する機械が「マイクロプレートリーダー」です。
吸光度測定とは,その液体の色の濃さを測定します。
蛍光測定とは,その液体に紫外線を当てると発せられる蛍光の強さを測定します。
化学発光測定とは,その液体が発する微弱な光の強さを測定します。
偏光蛍光測定とは,・・・ちょっと勉強不足で説明でわかりません・・・

基本的には試験管と光度計を使って検査しても同じことが出来るのですが,マイクロプレートとプレートリーダーを使えば一度に96検体の測定が出来るので非常に能率的です。

私が仕事で使っているのはもっぱら吸光度測定で,血液中の抗体の量を色の濃さに置き換えて測定する「抗体検出エライザ」という検査に使っています。

仕事でよくマイクロプレートリーダーを使う者です。

まず「マイクロプレート」とは,大きさ約W12.5cm×D8.5cm×H1.5cmの透明プラスチック製の検査用具です。
一つのプレートには縦8個×横12個(=96個)のくぼみ(ウェル)があり,その一つ一つが小さな試験管のような役割をします。
このウェルに検査サンプルを入れ,それぞれの検査法に従って試薬を反応させ,測定したい物質の量を,色の濃さや蛍光の強さなどにおきかえます。

最終的に反応させた液体の性質を分析する機械が「マイクロプレートリーダー...続きを読む

Q偏光度について

光の散乱について勉強をしています。

偏光度の式がよくわかりません。

偏光度の式はどんな式か教えて下さい。

ストークスパラメータやミュラー行列とかに関係しているようですが、わかりません。

偏光度、偏光解消度についてわかりやすく教えて下さい。

わかりやすく説明しているサイトがあればそれも教えて下さい。

レーザー光を散乱媒質に入射させ、散乱媒質から出射する時の偏光度を考えるとします。入射光が直線偏光の場合は偏光度を計算する際、円偏光成分は考えなくてもいいのでしょうか?

偏光についていまいちよくわかっていません。
詳しい方、教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

偏光版通過後の光の強度Iとすると


[偏光度]=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)

例えば
http://www.cg.info.hiroshima-cu.ac.jp/~miyazaki/publication/project/polarization/index.html

円偏光成分については、時間によって偏光度が変わることになりますが
それを考慮する必要があるかどうかで変わるでしょう。

Q量子収率とは???

量子収率という言葉はよく聞くのですが、いまいちよく分かりません。

どなたか分かりやすくご説明して頂けないでしょうか?

お願いします。

Aベストアンサー

量子収量の定義は「光化学反応において、吸収した光子に対する生成物の割合」です。例えば、反応物に光を照射し、そのうち1molの光子を吸収して0.5molの生成物を得た場合、量子収率は50%ということになります。光子のmol数は光強度、振動数、照射時間、プランク定数、アボガドロ数から計算されます。

Q円偏光

円偏光の偏光度は0となるのですか?
テキストに光強度をIとすると偏光度Pは

   P=(ImaxーImin)/ (Imax+Imin)

とありました。

円偏光の光の強度を測定するとほぼ一定となりました。しかし偏光度0では円偏光は振動方向が一定ではない非偏光となりませんか?

光のことがよくわからないので変な質問をしているかもしれませんが、よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

完全な円偏光ではP=0になります。

光の進行方向をz、とすると、円偏光では(z=0の点では)、
x方向の振動 sin(wt),y方向の振動はsin(wt-π/2)(=-cos(wt))という具合になります。
で、xからθ傾いた方向の振動はx成分とy成分の合成になって
sin(wt)cos(θ)-cos(wt)sin(θ)=sin(wt-θ)
となって、振幅は同じで時間的に位相がθ遅れた波となります。
(つまり、あらゆる方向の一定振幅の振動を含んでいます)

Q蛍光スペクトル

蛍光スペクトルと励起スペクトルについて教えてください

励起光の波長を変化させて蛍光の波長を固定して測定したものが励起スペクトルで、励起光を固定して蛍光の波長を測定したものが蛍光スペクトルだというのはわかるのですが、2つがどういうものかということがよくわかりません。

教科書のスペクトルと見ると、横軸は波数で蛍光の波長だと、わかるのですが、励起光の波長はどこに表されているのでしょうか?

またどうして励起スペクトルと蛍光スペクトルが鏡像関係にあるのかもわかりません。

あまり難しい言葉や数式は使わずわかりやすく回答してもらえれば幸いです。

Aベストアンサー

#1さんの説明の通りですが、いくらか、図などがあった方がわかりやすいかもしれませんので、参考URLにgoogleで出て来たページを紹介します。ページ中程にあるJablonski Diagramの左側が蛍光について示した物です。以下、おそらく溶液の蛍光についての質問であると予想して、述べます。

さて、蛍光の過程について述べますと、蛍光とは図にある青の矢印に対応する励起光を分子が吸収します。その後、図では黒色の矢印で示された光を発しない緩和過程(溶媒などに熱エネルギー等の形でエネルギーを渡し、エネルギーの低い状態へ移動する)を経て励起状態振動基底状態へ移動します。そして、図では緑の矢印で示されている蛍光が発光します。

質問者様のおっしゃる励起スペクトルはこの青色の矢印の波長を変えながら緑色の矢印すべてひっくるめた蛍光全体の強度を測ります。このとき、電子励起状態の振動基底状態や振動励起状態(図では太い横線が各電子状態の振動基底状態を示し、その上の細い横線がその電子状態の振動励起状態を示しています。)へ励起されますので、励起光の波長は電子励起状態の各振動状態のエネルギーに対応したものとなります。溶液などでは、振動励起状態へ励起してもすぐにその電子状態の振動基底状態へ緩和されますので、緑の矢印全体の強度というのは、励起された分子の数に比例します。つまり、励起スペクトルは分子の吸収スペクトルに比例したようなスペクトルが得られるわけです。(もちろん、いろいろ例外はありますが)

さて一方、質問者様のおっしゃる蛍光スペクトルは緑色の矢印をさらに分光器などで分散させて矢印一本一本を別々の波長として観測するスペクトルです。つまり、波長は電子励起状態の振動基底状態から電子基底状態の振動励起状態のエネルギーに対応したものとなります。

蛍光スペクトルにおいて、励起光の波長がわからないと言うことですが、溶液などでは励起分子はすぐに電子励起振動基底状態へ緩和しますので、励起光の波長を変えて励起する分子の振動状態を変えても、蛍光スペクトルはすべて電子励起振動基底状態からのもので、波長とその強度比は変わりません(励起スペクトルのように全体の強度はかわりますが)。このような場合、励起光の波長を書かないことが多いです。

図でもわかるように、励起光の波長と蛍光発光の波長はは電子励起振動基底状態のエネルギーをはさんで、励起光は電子励起状態の振動エネルギーだけ高いエネルギー(短い波長)になり蛍光は電子基底状態の振動エネルギーだけ引いエネルギー(長い波長)になり、それぞれの振動エネルギー構造が似ていれば、鏡像のような形になることがわかります。

以上、「励起光が書いていない」ということから類推して、すべて溶液の蛍光測定と仮定してお答えしました。気体や分子線を使ったLIFではちょっと話がかわってきますので、その点はご留意ください。

参考URL:http://www.jp.jobinyvon.horiba.com/product_j/spex/principle/index.htm#01

#1さんの説明の通りですが、いくらか、図などがあった方がわかりやすいかもしれませんので、参考URLにgoogleで出て来たページを紹介します。ページ中程にあるJablonski Diagramの左側が蛍光について示した物です。以下、おそらく溶液の蛍光についての質問であると予想して、述べます。

さて、蛍光の過程について述べますと、蛍光とは図にある青の矢印に対応する励起光を分子が吸収します。その後、図では黒色の矢印で示された光を発しない緩和過程(溶媒などに熱エネルギー等の形でエネルギーを渡し、エネルギ...続きを読む

Q<統計学> CV(変動係数)について

CV値は
  
  CV=(標準偏差/平均値)

で算出されますよね?

ただばらつきを評価するだけなら、標準偏差でいいと思うのですけど、
平均値で割ることで何が分かるのですか?

教えてください!! お願いします。

Aベストアンサー

平均100で標準偏差(バラツキの目安)が1なら、1%のばらつきの程度です。

これを、平均10000で標準偏差100と並べてみると、数字の大きさからこちらのほうがばらつきが大きいように一瞬思いますが、実はどちらも1%のばらつきなのですね。

そういう桁によらず何%のバラツキなのか、というのを比較把握するには桁を合わせる意味で平均値で割って合わせる(正規化する)ほうが便利なのです。


人気Q&Aランキング