但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光 , 其余大部分都以热能的形式浪费掉了 , 而且电灯的热射线有害于人眼 。那么 , 有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然 。
在自然界中 , 有许多生物都能发光 , 如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等 , 而且这些动物发出的光都不产生热 , 所以又被称为“冷光” 。在众多的发光动物中 , 萤火虫是其中的一类 。
萤火虫约有1 500种 , 它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色 , 光的亮度也各不相同 。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率 , 而且发出的冷光一般都很柔和 , 很适合人类的眼睛 , 光的强度也比较高 。
因此 , 生物光是一种人类理想的光 。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 。萤火虫的发光 , 实质上是把化学能转变成光能的过程 。
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 。近年来 , 科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素 , 后来又分离出了荧光酶 , 接着 , 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闪光灯 。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 。
现在 , 人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光 , 作为安全照明用 。电鱼与伏特电池 自然界中有许多生物都能产生电 , 仅仅是鱼类就有500余种。
人们将这些能放电的鱼 , 统称为“电鱼” 。各种电鱼放电的本领各不相同 。
放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗 。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压 , 而非洲电鳐能产生的电压高达220伏;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压 , 有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压 , 称得上电击冠军 , 据说它能击毙像马那样的大动物 。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究 , 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官 。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的 。
由于电鱼的种类不同 , 所以发电器的形状、位置、电板数都不一样 。电鳗的发电器呈棱形 , 位于尾部脊椎两侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏 , 排列在身体中线两侧 , 共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体 , 位于皮肤与肌肉之间 , 约有500万块电板 。
单个电板产生的电压很微弱 , 但由于电板很多 , 产生的电压就很大了 。电鱼这种非凡的本领 , 引起了人们极大的兴趣 。
19世纪初 , 意大利物理学家伏特 , 以电鱼发电器官为模型 , 设计出世界上最早的伏打电池 。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的 , 所以把它叫做“人造电器官” 。