《光和噪声》PPT课件.ppt
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1、第三章第三章 光照和噪声对家畜的影响光照和噪声对家畜的影响 第一节第一节 光照光照一、光的概念一、光的概念 光具有二象性,既表现为波动性,光具有二象性,既表现为波动性,又表现为粒子性。又表现为粒子性。光是一种电磁波,具有波动性,因光是一种电磁波,具有波动性,因此光的特征可用波长和频率来表示。此光的特征可用波长和频率来表示。波长单位有米(波长单位有米(m)、厘米()、厘米(cm)、)、微米(微米(m)、纳米()、纳米(nm)和埃()和埃(),其中常用的单位是纳米。),其中常用的单位是纳米。1m=10-6m1nm=10-9m1 =10-10m电磁波在单位时间内的波动次数叫电磁波在单位时间内的波动次
2、数叫频率,频率的单位是(频率,频率的单位是(Hz)。)。所有的电磁波在真空中的传播速度所有的电磁波在真空中的传播速度(v)一律为)一律为30万公里万公里/秒。秒。电磁波的波长(电磁波的波长()与频率()与频率(f)之)之间的关系为:间的关系为:f=v 由一个电磁波的起点到下一个电磁由一个电磁波的起点到下一个电磁波的起点所经历的时间,叫波的起点所经历的时间,叫“周期周期”。周期的单位是秒(周期的单位是秒(s)、毫秒()、毫秒(ms)。)。周期(周期(T)、波长()、波长()、频率()、频率(f)和速度(和速度(v)之间的关系如下:)之间的关系如下:光不仅是一种电磁波,而且是由许光不仅是一种电磁波
3、,而且是由许多具有一定质量、能量的微粒组成多具有一定质量、能量的微粒组成的粒子光,这种特殊的粒子,称为的粒子光,这种特殊的粒子,称为光子或光量子。光子或光量子。每一个光子所具有的能量与其频率每一个光子所具有的能量与其频率成正比,与光的波长成反比,即:成正比,与光的波长成反比,即:式中式中E为光能(为光能(J)h普朗克常数普朗克常数=6.62610-14(JS)f为频率为频率v为光速(为光速(31010cm/s)为波长(为波长(cm)光作用于生物引起的反应,或者与光光作用于生物引起的反应,或者与光的波动性有关,或者与光的粒子性有的波动性有关,或者与光的粒子性有关。关。以电磁波或粒子的形式放射或输
4、以电磁波或粒子的形式放射或输送的能量叫辐射能。送的能量叫辐射能。辐射能的计量单位有焦(辐射能的计量单位有焦(J)。)。辐射能在传递过程中,在单位时辐射能在传递过程中,在单位时间内,通过或到达某表面积上总间内,通过或到达某表面积上总辐射能量,称为辐射能通量。辐射能量,称为辐射能通量。单位面积上的辐射能通量,称为辐单位面积上的辐射能通量,称为辐射能通量密度。射能通量密度。在农业气象学中,常称辐射能通量在农业气象学中,常称辐射能通量密度为辐射强度,与辐射能通量密密度为辐射强度,与辐射能通量密度相对应的光通量叫光照强度。光度相对应的光通量叫光照强度。光照强度的国际单位是勒克斯(照强度的国际单位是勒克斯
5、(Lx或或Lux)。)。光强度的单位:光强度的单位:坎坎【德拉德拉】(cd)指加热到指加热到2024K的黑体每平方厘米发出的光的黑体每平方厘米发出的光强度。强度。光通量的单位:光通量的单位:流明(流明(Lm)当以当以1坎的光源为坎的光源为核心,以核心,以1米长为半径,单位时间通米长为半径,单位时间通过每平方米面积的光通量,称为过每平方米面积的光通量,称为1流流明明.光照度的单位:光照度的单位:勒勒【克斯克斯】(Lx或或Lux)当投射到当投射到1平方米面积上的光通平方米面积上的光通量为量为1流明时的照度为流明时的照度为1勒。勒。人和动物的视觉照度:人和动物的视觉照度:不同波长的光源,即使能量相不
6、同波长的光源,即使能量相同,但视觉照度并不相同。同,但视觉照度并不相同。二、光源二、光源 1.自然光源自然光源 即太阳光或太阳辐射即太阳光或太阳辐射太阳辐射的波长范围为太阳辐射的波长范围为4300000nm 其光谱组成按人类的视觉可分为三大部其光谱组成按人类的视觉可分为三大部分。分。(1)红外线)红外线 波长波长300000760nm。(2)可见光)可见光 波长波长760400nm,可见光通过三棱镜可被分解成红、橙、可见光通过三棱镜可被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。黄、绿、青、蓝、紫七色。(3)紫外线)紫外线 波长波长4004 nm。2.人工光源人工光源(1)白炽灯和荧光灯)白炽灯和荧
7、光灯 白炽灯和荧光灯常用于照明,荧光灯耗白炽灯和荧光灯常用于照明,荧光灯耗电量比白炽灯少,而且光线比较柔和,电量比白炽灯少,而且光线比较柔和,不刺激眼睛,但设备投资较高,在一定不刺激眼睛,但设备投资较高,在一定温度下(温度下(21.026.7)光照效率最高,)光照效率最高,但温度太低时不易启亮。但温度太低时不易启亮。荧光灯可促进鸡的性成熟,但对荧光灯可促进鸡的性成熟,但对产蛋的刺激效力不如白炽灯,产蛋的刺激效力不如白炽灯,在强度和长度相同的荧光灯下培在强度和长度相同的荧光灯下培育的小母鸡,性早熟,与白炽灯育的小母鸡,性早熟,与白炽灯比较,性成熟日龄分别为比较,性成熟日龄分别为140天和天和15
8、0天。天。白炽灯可显著降低早期的产蛋量,白炽灯可显著降低早期的产蛋量,但在整个但在整个30周的产蛋期中,白炽周的产蛋期中,白炽灯的产蛋量高于荧光灯。灯的产蛋量高于荧光灯。白炽灯,每瓦大约可发出白炽灯,每瓦大约可发出12.56流明的光。流明的光。(2)红外线灯)红外线灯 红外线灯在畜牧生产上常用来作为红外线灯在畜牧生产上常用来作为热源热源,对雏鸡、仔猪、羔羊和病畜,对雏鸡、仔猪、羔羊和病畜进行照射,不仅可以御寒,而且可进行照射,不仅可以御寒,而且可改善血液循环,促进生长发育。改善血液循环,促进生长发育。在母猪分娩舍采用红外线灯照射仔在母猪分娩舍采用红外线灯照射仔猪,既可保证仔猪所需较高的温度,猪
9、,既可保证仔猪所需较高的温度,又不致影响母猪。又不致影响母猪。(3)紫外线灯)紫外线灯 在生产中,紫外线灯常用于空在生产中,紫外线灯常用于空气和物体外表的消毒。气和物体外表的消毒。三、光的一般作用三、光的一般作用 光照射到生物体上,一部分被反光照射到生物体上,一部分被反射;另一部分进入生物组织之内,射;另一部分进入生物组织之内,其中一部分被该物质所吸收,穿其中一部分被该物质所吸收,穿过的部分则未被吸收。过的部分则未被吸收。光能被吸收后,转变为其它形式的能,光能被吸收后,转变为其它形式的能,可引起光热效应、光化学效应和光电效可引起光热效应、光化学效应和光电效应。应。光热效应光热效应就是入射光的能
10、量不大时,往就是入射光的能量不大时,往往只能使物质分子或原子发生旋转或振往只能使物质分子或原子发生旋转或振动,光能转变成动能和热能。动,光能转变成动能和热能。红外线和红光的能量较小,所引起的反红外线和红光的能量较小,所引起的反应多属此类。应多属此类。光化学效应光化学效应是当入射光的能量较大是当入射光的能量较大时,可使物质分子或原子中的电子时,可使物质分子或原子中的电子被激发,电子激发能可在分子内或被激发,电子激发能可在分子内或分子间传递,这部分激发能可转化分子间传递,这部分激发能可转化为化学能而发生化学反应。为化学能而发生化学反应。可见光和紫外线的能量较大时,往可见光和紫外线的能量较大时,往往
11、能引起这种类型的变化。往能引起这种类型的变化。常见光化学效应:常见光化学效应:光分解效应:光分解效应:例如光对动物引起的视觉反应:例如光对动物引起的视觉反应:光可使光可使视网膜杆细胞内淡红色的结视网膜杆细胞内淡红色的结合蛋白合蛋白分解为分解为视黄醛视黄醛和和视蛋白视蛋白,使,使杆状细胞除极,引起大脑枕叶产生杆状细胞除极,引起大脑枕叶产生视觉冲动。视觉冲动。光合作用光合作用植物利用光、无机物和水制造有机植物利用光、无机物和水制造有机物的过程。物的过程。光聚合作用:光聚合作用:聚合聚合元素成分相同,但以分元素成分相同,但以分子量大一倍。二倍或多倍的形式子量大一倍。二倍或多倍的形式而形成反应物的现象
12、,称为聚合。而形成反应物的现象,称为聚合。光敏作用光敏作用光的能量不足以使物质光的能量不足以使物质A发生光化学反应,加入物质发生光化学反应,加入物质B后,就使光后,就使光化学反应得以完成,这种现象,称为光化学反应得以完成,这种现象,称为光敏作用。敏作用。物质物质B称为光敏物质或光感性物质。称为光敏物质或光感性物质。反应过程:反应过程:Bhf B B A AB动物和人的日光性皮炎,就是光敏作用动物和人的日光性皮炎,就是光敏作用的例子。的例子。光电效应光电效应是当入射光的能量更大时,可是当入射光的能量更大时,可引起物质分子或原子中的电子逸出轨道,引起物质分子或原子中的电子逸出轨道,形成光电子或阳离
13、子而产生光电效应。形成光电子或阳离子而产生光电效应。紫外线和可见光能量足够大时,均可引紫外线和可见光能量足够大时,均可引起这种变化(活体内很少产生)。起这种变化(活体内很少产生)。光线被物体吸收的程度,与光线进光线被物体吸收的程度,与光线进入物体的深度成反比。吸收强烈时,入物体的深度成反比。吸收强烈时,光线进入的深度不大就被吸收殆尽,光线进入的深度不大就被吸收殆尽,所以不能进入深层,所以不能进入深层,光的波长越小,物体吸收越强烈。光的波长越小,物体吸收越强烈。光线进入的深度越小,因此,在所光线进入的深度越小,因此,在所有的光线中,物质对紫外线吸收力有的光线中,物质对紫外线吸收力最大,其穿透力最
14、小。物质对红外最大,其穿透力最小。物质对红外线吸收力最小,其穿透力最强。线吸收力最小,其穿透力最强。Grothus.DraperGrothus.Draper(格罗萨斯得雷伯格罗萨斯得雷伯)定律:定律:光线只有被(组织)吸收后,才能光线只有被(组织)吸收后,才能在组织引起各种效应。在组织引起各种效应。可见:生物组织对紫外线的吸收最可见:生物组织对紫外线的吸收最为强烈,可见光很差,短波红外线为强烈,可见光很差,短波红外线更差。更差。紫外线引起的生物学效应是最明紫外线引起的生物学效应是最明显的。显的。四、光的生物学效应四、光的生物学效应1.1.红外线红外线 由于波长长,量子能量低,其主由于波长长,量
15、子能量低,其主要生物学效应是要生物学效应是光热效应光热效应。所以被称为所以被称为“热射线热射线oror热线热线”适量红外线适量红外线照射到动物体,其能量在照射到动物体,其能量在被照射部位的皮肤及皮下组织中转变被照射部位的皮肤及皮下组织中转变为热,引起血管扩张、温度升高,增为热,引起血管扩张、温度升高,增强血液循环,促进组织中的物理化学强血液循环,促进组织中的物理化学过程,使物质代谢加速,细胞增生,过程,使物质代谢加速,细胞增生,并有消炎、镇痛和降低血压及降低神并有消炎、镇痛和降低血压及降低神经兴奋性的作用。经兴奋性的作用。因此,在人医和兽医上常用红外线来因此,在人医和兽医上常用红外线来治疗冻伤
16、、风湿性肌肉炎、关节炎及治疗冻伤、风湿性肌肉炎、关节炎及神经痛等疾病。神经痛等疾病。过强的红外线作用于动物体内时,可过强的红外线作用于动物体内时,可产生下列不良反应:产生下列不良反应:(1 1)可使动物的体热调节机制发生障)可使动物的体热调节机制发生障碍,这时机体以减少产热、重新分配碍,这时机体以减少产热、重新分配产热(皮肤代谢升高,内脏代谢降低产热(皮肤代谢升高,内脏代谢降低等)来适应新环境。由于内脏血流量等)来适应新环境。由于内脏血流量减少,使胃肠道对特异性传染病的抵减少,使胃肠道对特异性传染病的抵抗力降低。抗力降低。(2 2)皮肤温度升高,可发生皮肤变)皮肤温度升高,可发生皮肤变性,形成
17、烧伤,组织分解物被带走,性,形成烧伤,组织分解物被带走,引起全身反应。引起全身反应。(3 3)波长)波长6006001000nm1000nm的红光和红的红光和红外线能穿透动物颅骨,使脑内温度外线能穿透动物颅骨,使脑内温度升高,引起全身病理反应,这种病升高,引起全身病理反应,这种病称为称为日射病日射病。(4 4)波长)波长100010001900nm1900nm的红外的红外线长时间照射在眼睛上,可使水线长时间照射在眼睛上,可使水晶体及眼内液体的温度升高,引晶体及眼内液体的温度升高,引起羞明、视觉模糊、白内障、视起羞明、视觉模糊、白内障、视网膜脱离等眼睛疾病。网膜脱离等眼睛疾病。2.2.紫外线紫外
18、线 紫外线对动物体的作用与波长有关。紫外线对动物体的作用与波长有关。在第二届国际哥本哈根光学代表大在第二届国际哥本哈根光学代表大会上将紫外线辐射分为三段。会上将紫外线辐射分为三段。不同波段的紫外线,作用机体的方不同波段的紫外线,作用机体的方式不同。式不同。A A段段:波长:波长320320400nm400nm,生物学,生物学作用较弱,主要作用是促进皮作用较弱,主要作用是促进皮肤色素沉着。肤色素沉着。B B段段:波长:波长275275320nm320nm,生物学,生物学作用很强作用很强机体对紫外线照射的种种反应机体对紫外线照射的种种反应主要由此段光线所引起,最显主要由此段光线所引起,最显著是红斑
19、作用和抗佝偻病作用。著是红斑作用和抗佝偻病作用。C C段段:波长在:波长在275nm275nm以下以下,生物,生物学作用非常强烈,对细胞和细学作用非常强烈,对细胞和细菌有杀伤力。太阳辐射中此段菌有杀伤力。太阳辐射中此段紫外线一般不能到达地面。紫外线一般不能到达地面。紫外线的基本作用如下:紫外线的基本作用如下:(1 1)杀菌作用)杀菌作用 紫外线的杀菌作用,决定于其波长、紫外线的杀菌作用,决定于其波长、辐射强度及微生物对紫外线照射的辐射强度及微生物对紫外线照射的抵抗力。抵抗力。波长波长253.7nm253.7nm的紫外线杀菌作用最强。的紫外线杀菌作用最强。不同细菌对不同波长的紫外线具有不同的不同
20、细菌对不同波长的紫外线具有不同的敏感性。敏感性。空气细菌中白色葡萄球菌对紫外线最敏感,空气细菌中白色葡萄球菌对紫外线最敏感,柠檬色葡萄球菌次之,柠檬色葡萄球菌次之,对紫外线耐受能力最强的是黄色八叠球菌、对紫外线耐受能力最强的是黄色八叠球菌、炭疽芽胞杆菌。炭疽芽胞杆菌。在空气中,真菌对紫外线的耐受力比细菌在空气中,真菌对紫外线的耐受力比细菌强。强。紫外线对过滤性病菌也有杀伤力。紫外线对过滤性病菌也有杀伤力。据实验,用一个据实验,用一个15W15W的杀菌灯照的杀菌灯照射射14m14m3 3的隔离室的隔离室6060分钟后,可使分钟后,可使空气中流感病毒全部死亡。空气中流感病毒全部死亡。紫外线对某些毒
21、素(如白喉及破紫外线对某些毒素(如白喉及破伤风毒素)亦有破坏作用。伤风毒素)亦有破坏作用。紫外线杀菌作用的机制,目前认为是紫外线杀菌作用的机制,目前认为是核酸吸收紫外线后,细菌无法进行核酸吸收紫外线后,细菌无法进行DNADNA的复制,而且使的复制,而且使DNADNA发生改变,从而抑发生改变,从而抑制制RNARNA和蛋白质的合成,使细胞分裂受和蛋白质的合成,使细胞分裂受阻,同时使其代谢功能发生障碍。当阻,同时使其代谢功能发生障碍。当照射剂量足够时,还能发生蛋白质凝照射剂量足够时,还能发生蛋白质凝固而使细菌死亡。固而使细菌死亡。由于紫外线的杀菌作用,在由于紫外线的杀菌作用,在生产中常用紫外线对舍内
22、空生产中常用紫外线对舍内空气或物体表面进行消毒。气或物体表面进行消毒。必须保证足够的作用时间!必须保证足够的作用时间!(2 2)抗佝偻病作用)抗佝偻病作用 紫外线抗佝偻病的作用机理,是由于动紫外线抗佝偻病的作用机理,是由于动物皮肤中的物皮肤中的7-7-脱氢胆固醇,经紫外线作脱氢胆固醇,经紫外线作用后可转变为维生素用后可转变为维生素D D3 3,从而调节钙、,从而调节钙、磷的代谢,其效力以波长磷的代谢,其效力以波长272272295nm295nm为为最强,动物缺乏维生素最强,动物缺乏维生素D D时,肠道对钙时,肠道对钙和磷吸收减少,血中钙、磷不足,成骨和磷吸收减少,血中钙、磷不足,成骨作用受到影
23、响,以致幼畜出现佝偻病,作用受到影响,以致幼畜出现佝偻病,成畜出现软骨病(骨质疏松症)。成畜出现软骨病(骨质疏松症)。(3 3)色素沉着作用)色素沉着作用 色素沉着色素沉着就是动物在太阳光照射就是动物在太阳光照射下,皮肤和被毛颜色变深的现象。下,皮肤和被毛颜色变深的现象。色素沉着作用的机制是紫外线能色素沉着作用的机制是紫外线能使皮肤的黑色素原(二氧化苯及使皮肤的黑色素原(二氧化苯及其同族)通过氧化酶的作用,转其同族)通过氧化酶的作用,转变为黑色素,发生皮肤黑色素沉变为黑色素,发生皮肤黑色素沉着。着。皮肤的黑色素沉着是机体对光线刺皮肤的黑色素沉着是机体对光线刺激的一种防御反射性反应。激的一种防御
24、反射性反应。皮肤的色素沉着,在紫外线、红外皮肤的色素沉着,在紫外线、红外线和可见光作用下均能发生。最强线和可见光作用下均能发生。最强最持久的色素沉着,发生在几种光最持久的色素沉着,发生在几种光谱同时作用情况下谱同时作用情况下 由于皮肤黑色素的沉着,一方面使皮由于皮肤黑色素的沉着,一方面使皮肤对光线的吸收能力增强,另一方面肤对光线的吸收能力增强,另一方面防止光线进入深部组织,使内部组织防止光线进入深部组织,使内部组织免受其害,同时汗腺迅速活跃起来,免受其害,同时汗腺迅速活跃起来,增加排汗散热,使体温免受影响,这增加排汗散热,使体温免受影响,这就是色素对动物体的保护作用。就是色素对动物体的保护作用
25、。(4 4)红斑作用)红斑作用 在紫外线照射下,被照射部位的皮肤在紫外线照射下,被照射部位的皮肤出现潮红,这一现象称为出现潮红,这一现象称为红斑作用红斑作用。这是皮肤对紫外线照射后产生的特异这是皮肤对紫外线照射后产生的特异反应。反应。红斑作用最强的波长是红斑作用最强的波长是297nm297nm。红斑作用的机制,是动物组织红斑作用的机制,是动物组织内的组氨酸在紫外线作用下,内的组氨酸在紫外线作用下,转变成组织胺。组织胺可使血转变成组织胺。组织胺可使血管扩张,毛细管渗透性增大,管扩张,毛细管渗透性增大,因而使皮肤发红。因而使皮肤发红。红斑作用的单位以红斑剂量表示。红斑作用的单位以红斑剂量表示。皮肤
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