Если богатый энергией ультрафиолетовый свет поглотится способным к люминесценции веществом, то молекулы этого вещества приобретают дополнительный запас энергии и становятся, как говорят физики, возбужденными. Возбужденные молекулы стремятся «успокоиться», возвратиться к исходному по запасам энергии состоянию. Возврат к исходному состоянию сопровождается отдачей во внешнюю среду некоторой части поглощенной энергии в виде люминесцентного света.
На этом и основана работа люминесцентного микроскопа.
Источником света в нем служит ртутно-кварцевая лампа, весьма близкая к той, которую часто используют для ультрафиолетового облучения детей, людей, работающих под землей, и некоторых больных (горное солнце). Чтобы получить ультрафиолетовый свет с определенными длинами волн, перед лампой помещают особое черное стекло-фильтр. Достигая рассматриваемого в микроскоп объекта, свет возбуждает его молекулы и он начинает светиться — люминесцировать.
Примечательно, что цвет свечения зависит от особенностей веществ, входящих в состав наблюдаемого объекта. Так, зеленый пигмент растений— хлорофилл — люминесцирует огненно-красным светом, бесцветный хинин — небесно-голубым, витамин А — золотисто-желтым, акрихин — зеленым и т. д. Причем цветное свечение наблюдается в микроскопе на темном фоне. Это создает необычайный контраст и позволяет с большой четкостью различать мельчайшие детали строения изучаемого объекта. С помощью люминесцентного микроскопа можно обнаружить такие малые количества вещества, которые нельзя выявить даже тонким химическим анализом.
Картина, наблюдаемая в люминесцентный микроскоп, подобна той, которую мы видим ночью в городе, когда зажигаются огни цветных реклам, когда уже издали хорошо видны цветные светящиеся огоньки светофоров или зеленые лампочки свободных такси.
Что же практически дает люминесцентный микроскоп, как он помогает биологам и врачам?
Как мы уже отмечали, в люминесцентный микроскоп превосходно видны даже единичные бактерии и их строение: светящиеся невидимки обнаруживают себя. А это чрезвычайно важно для раннего распознавания, например, таких болезней, как туберкулез, дифтерия, гонорея.
Во многих лабораториях и клиниках были проведены сравнения люминесцентно-микроскопических методов диагностики туберкулеза и дифтерии с обычно применяемыми способами. Преимущества оказались на стороне люминесцентной микроскопии. Исследовали мокроту, мазок с поверхности слизистой оболочки, где в очень небольшом количестве могут содержаться бактерии, вызывающие заболевания. Обычно, чтобы обнаружить болезнетворные микроорганизмы, анализируемую жидкость приходилось помещать в особую питательную среду и несколько дней ждать, не вырастут ли на ней колонии микробов. Люминесцентная микроскопия позволяет очень быстро и точно ответить на вопрос, есть ли в организме возбудители заразных болезней.