2020年荧光和磷光.ppt

教学要求
掌握分子荧光、磷光的产生机理；掌握激发光谱和发射光谱特征。
掌握荧光与分子结构的关系以及溶液的荧光（磷光）强度的影响因素。
了解荧光（磷光）分析法的特点及定量测定方法。
了解磷光分析法的类型。
了解荧光、磷光分析仪器的结构。
简介
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荧光和磷光
2021/1/13
一、基本原理
（一）荧光和磷光的产生
电子由基态跃迁激发态
S = 2Ssi + 1
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荧光和磷光
2021/1/13
一、基本原理
（一）荧光和磷光的产生
电子由基态跃迁激发态
处于分子基态单重态中的电子对，其自旋方向相反，当其中一个电子被激发时，通常跃迁至第一激发态单重态轨道上，也可能跃迁至能级更高的单重态上。这种跃迁是符合光谱选律的，如果跃迁至第一激发三重态轨道上，则属于禁阻跃迁。单重态与三重态的区别在于电子自旋方向不同，激发三重态具有较低能级。
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荧光和磷光
2021/1/13
一、基本原理
单重态分子具有抗磁性，其激发态的平均寿命大约为10-8s，而三重态分子具有顺磁性，其激发态的平均寿命为10-4 ~ 1s以上（通常用S和T分别表示单重态和三重态）。
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荧光和磷光
2021/1/13
一、基本原理
激发态分子退激
辐射跃迁方式 无辐射跃迁方式
辐射跃迁主要涉及到荧光、延迟荧光或磷光的发射
无辐射跃迁则是指以热的形式辐射其多余的能量，包括振动弛豫（VR）、内部转移（IR）、系间窜跃（IX）及外部转移（EC）等
各种跃迁方式发生的可能性及程度，与荧光物质本身的结构及激发时的物理和化学环境等因素有关。
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荧光和磷光
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一、基本原理
下面结合荧光和磷光的产生过程，进一步说明各种能量传递方式在其中所起的作用。
设处于基态单重态中的电子吸收波长为λ1和λ2的辐射光之后，分别激发至第二单重态S2及第一单重态S1。
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荧光和磷光
2021/1/13
一、基本原理
振动弛豫

指 在同一电子能级中，电子由高振动能级转至低振动能级，而将多余的能量以热的形式发出。发生振动弛豫的时间为10-12s数量级。
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荧光和磷光
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→ 振动弛豫
S0
S2
S1
T1
吸光1
吸光2
振动弛豫
在同一电子能级中，电子由高振动能级转至低振动能级，而将多余的能量以热 的形式发出。
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荧光和磷光
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一、基本原理
内转移
当两个电子能级非常靠近以至其振动能级有重叠时，常发生电子由高能级以无辐射跃迁方式转移至低能级。右图中指出，处于高激发单重态的电子，通过内转移及振动弛豫，均回到第一激发单重态的最低振动能级。
S0
S2
S1
T1
吸光1
吸光2
内转移
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荧光和磷光
2021/1/13
一、基本原理
荧光发射
处于第一激发单重态中的电子跃回至基态各振动能级时，将得到最大波长为λ3的荧光。注意：基态中也有振动驰豫跃迁。很明显，λ3的波长较激发波长λ1或λ2都长，而且不论电子开始被激发至什么高能级，最终将只发射出波长λ3的荧光。荧光的产生在10-7-10-9s内完成。
S0
S2
S1
T1
吸光1
吸光2
荧光3
荧光
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荧光和磷光
2021/1/13