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在高等植物体内含有光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素两种，一般情况下以3:1的比例存在于类囊体的膜中。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素。 叶绿素不溶于水，而溶于有机溶剂。从化学性质讲，叶绿素是叶绿酸的产物，叶绿酸的两个羟基分别被甲醇和叶绿醇酯化而得到的，对光、热、酸敏感，能发生皂化反应，性质不稳定。
光合作用是高等植物从外界环境获取能量的重要途径，是高等植物进行生命活动的基础。由绿色植物发射的叶绿素荧光以一种复杂的方式表达光合作用活性和行为。当光子照射绿色植物的叶片时，光能在叶片的分配有反射、透射和吸收等三种主要的去激途径。叶绿素分子吸收的光能除了大部分进行光化学反应外，少部分会以热耗散和荧光的方式释放出来。
荧光产生的物理机制是斯托克斯位移，当一定波长的光子碰撞到叶绿素分子时，光子可能被分子吸收，使分子的能量升高，处于较高能态的分子是不稳定的，一般要通过释放吸收的能量而回到稳定的基态即zui低能级，其中一部分将以辐射的形式回到基态。分子必须在吸收一定频率范围的激发光后，通过振动驰豫回到*激发电子态的zui低能级，由此向下的辐射跃迁才可能产生荧光，因此荧光的波长一般要比激发光的波长要长。
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