世界上有很多奇怪的生物。许多动植物会发光，其中萤火虫更为常见。每年夏夜，它们都会在丛林或田野里闪闪发光，就像小天使一样，引起人们无限的遐想。
今天，让我们从生物学、化学和物理的角度来了解这种小动物的发光机制。
一、萤火虫的发光机制
简单地说，萤火虫发光是荧光素催化下的复杂生化反应。在这种反应过程中，它会以光的形式释放能量。换句话说，萤火虫的光和世界上所有的光源一样，都是能量的释放。
萤火虫有2000多个品种。不同品种的发光形式不同，光的颜色也不同。有黄色、橙色、红色、黄绿色和绿色荧光。今天就不说了。
具体来说，萤火虫的发光部分是由发光细胞、反射层细胞、神经和表皮细胞组成的腹部发光器。发光器的结构有点像汽车前照灯组件，发光细胞是灯泡，反射层细胞，如前照灯镜和灯罩，集中反射灯泡发出的光。
发光细胞含有两种化学物质，一种叫荧光素，另一种叫荧光素酶。荧光素在荧光素酶的催化作用下与空气中的氧发生化学反应，释放能量，主要以荧光的形式发出。因此，萤火虫发光是一种生化反应。
为什么萤火虫闪闪发光？这是因为萤火虫也在呼吸。当气管中输送的氧气不平衡时，发光细胞中的化学反应强烈，亮度强；相反，如果反应缓慢，光线会变弱甚至暗淡。
萤火虫体内还有一种叫做三磷酸腺苷（ATP）当荧光变弱时，化学物质可以调节荧光素的发光功能并重新发光。
萤火虫发光的作用是照亮自己的觅食，恐吓和防御敌人，更重要的是交流求偶发出的信息。成年人会在晚上发出不同的光来寻找伴侣。雄虫一般发光时间为0.2秒，间隔时间为2.2秒；雌性在雄性发光后0.5秒做出反应。
二、萤火虫也是光子吗？
当然，世界上所有的光都是由光子传导的电磁波。那么萤火虫能发出多少光子呢？这从可见光的波长开始。
可见光由7种颜色组成，波长约380~760nm(纳米)。不同颜色的光波长不同，红光波长最长，紫光波长最短。萤火虫发出的光有绿色、黄色、橙色、红色等颜色或渐变色，从绿色到红色的波段在492~760nm之间。
让我们妥协一下，平均为626nm，这样我们就可以计算出萤火虫发出的光子量。首先计算626nm光子的能量，计算公式如下：E=hc/λ。这里的E代表能量；h代表普朗克常数，约6.626*10^-34J·s；λ光量子波长。
这样，我们就可以计算出每个能量约为3.17*10^-19J（焦耳）的626nm波长光子。那么，萤火虫每秒能发出多少这样的光子呢？这取决于萤火虫的光度。经过长时间的搜索，我没有找到任何关于萤火虫亮度的特殊信息。只有一项研究认为，1000只萤火虫相当于20瓦电灯泡的光度。
不同类型电灯的光效不同，即电灯能量转化为光子的效率不同。白炽灯最小，发光效率只占其能量的15%，其余大部分转化为热能；相对而言，日光效率可达50%，LED节能灯效率可达90%。
这项研究并没有说这1000只萤火虫发出的光相当于那种20瓦的灯泡，但一般只能指白炽灯而不是灯泡。根据白炽灯的计算，20瓦灯泡的光效率只有15%，也就是3瓦左右，每秒发出的光子能量是3J，所以每秒发出626nm波长的光子约有9.5*10^18。
除了1000只萤火虫，每只萤火虫每秒释放大约9.5*10^15个光子，9500万亿个。很多，难怪我们看到的萤火虫闪闪发光。
有研究认为萤火虫的发光效率很高，可以达到88~90%，也有人说高达95%，所以能量很少转化为热量，被公认为冷光源。目前LED的发光效率已经达到90%，类似于萤火虫，所以也应该属于冷光源。
萤火虫的冷光源机制给人类带来了启示
冷光源的发光原理是在电场的作用下，产生的电子碰撞刺激荧光材料，具有优良的光学特性和较高的发光效率。一般来说，冷光源基本上不发热或发热较少。
萤火虫的发光特性给人类带来了很多启示。荧光素和荧光素酶从萤火虫发光器中成功提取，通过分析了解其成分，然后通过化学合成方法成功制备这些物质，应用于发光设备，大大提高了发光效率。
例如，荧光灯、霓虹灯、液晶显示屏、LED等都是由萤火虫启发的冷光源。当然，冷光源根本不会产生热量，但发光效率提高了很高。例如，荧光灯比白炽灯高35%，而LED高75%。
但也有人认为萤火虫的发光效率没有过去想象的那么高。日本东京大学秋山英教授领导的研究小组发现，当发光量最大时，只有体内发光物质才能产生能量的41%，没有日光效率。
但是荧光灯还是有温度的，因为还有一部分能量转化为热能。如果萤火虫只使用总能量的41%发光，但萤火虫不发热，多余的能量转化为什么？似乎值得进一步研究，需要更多的证据来说话。
在动植物世界里，有许多发光的生物，比如海洋中的深海？？？鱼头上有一个发光的“小灯笼”；一种“月鱼”也会发光，一些水母也会发光；还有一些植物会发光，比如“灯草”、“鬼树”等等。
这些动植物会发光，有些像萤火虫一样，有荧光素和光素酶，有些有特殊的蛋白质。例如，在发光的水母体内，有一种叫做埃奎林的蛋白质，当它与钙离子结合时会发光。
经过几十亿年的鬼斧神工，大自然把动植物雕刻得极其精细完美，机制极其复杂。随着人类科学技术的发展，对自然的模仿不如以防万一。现代发展中一门非常重要的学科叫做仿生，就是通过了解动植物行业的各种机制，创造出更精致的工具或食物。
通过学习了解萤火虫等动植物的发光机制，未来的光能技术将越来越先进。
今天就来说说，欢迎讨论，感谢阅读。
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