荧光和磷光.ppt

关于荧光和磷光
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第一页，讲稿共六十九页哦
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。光是由激发三重态的最低振动能级至基态各振动能级间跃迁产生的。
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一、基本原理
（二）激发光谱曲线和荧光、磷光光谱曲线
激发光谱曲线
荧光和磷光均为光致发光，因此必须选择合适的激发光波长，可根据它们的激发光谱曲线来确定。绘制激发光谱曲线时，固定测量波长为荧光（或磷光）最大发射波长，然后改变激发波长，根据所测得的荧光（磷光）强度与激发光波长的关系，即可绘制 激发光谱曲线
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应该指出，激发光谱曲线与其吸收曲线可能相同，但激发光谱曲线是荧光强度与波长的关系曲线，吸收曲线则是吸光度与波长的关系曲线，两者在性质上是不同的。
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一、基本原理
荧光或磷光光谱曲线
如果 固定激发光波长为其最大激发波长，然后测定不同波长时所发射的荧光或磷光强度，即可绘制荧光或磷光光谱曲线。
在荧光和磷光的产生过程中，由于存在各种形式的无辐射跃迁，损失能量，所以它们的最大发射波长都向长波方向移动，以磷光波长的移动最多，而且它的强度也相对较弱。
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激发波长的选择与发射波长的判断
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一、基本原理
荧光发射光谱的普遍特性：
（1）Stokes位移

在溶液中，分子荧光的发射相对于吸收位移到较长的波长，称为Stokes位移。这是由于受激分子通过振动弛豫而失去能量，也由于溶液中溶剂分子与受激分子的碰撞，也会有能量的损失。因此，在激发和发射之间产生了能量损失。
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一、基本原理
荧光发射光谱的普遍特性：
（2）荧光发射光谱的形状与激发波长无关
分子吸收不同能量的光子可以由基态激发到几个不同的电子激发态，而具有几个吸收带。由于较高激发态通过内转换及转动弛豫回到第一电子激发态的几率较高，远大于由高能激发态直接发射光子的速度，故在荧光发射时，不论用哪一个波长的光辐射激发，电子都从第一电子激发态的最低振动能层返回到基态的各个振动能层，所以荧光发射光谱与激发波长无关。
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一、基本原理
（3）镜像规则
通常荧光发射光谱和它的吸收光谱呈镜像对称关系。
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S0
S2
S1
T1
吸光1
吸光2
荧光3
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一、基本原理
（3）镜像规则
通常荧光发射光谱和它的吸收光谱呈镜像对称关系。
吸收光谱是物质分子由基态激发至第一电子激发态的各振动能级形成的。其形状决定于第一电子激发态中各 振动能级的分布情况。
荧光光谱是激发分子从第一电子激发态的最低振动能级回到基态中各不同能级形成的。所以荧光光谱的形状决定于基态中各振动能级的分布情况。
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基态中振动能级的分布和第一电子激发态中振动能级的分布情况是类似的。 因此荧光光谱的形状和吸收光谱的形状极为相似。
由基态最低振动能级跃迁到 第一电子激发态各个振动能级的吸收过程中，振动能级越高，两个能级之间的能量差越大，即激发所需的能量越高，所以吸收峰的波长越短。反之，由 第一电子激发态的最低振动能级降落到基态各个振动能级的荧光发射过程中，基态振动能级越高，两个能级之间的能量差越小，荧光峰的波长越长。
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也可以从位能曲线解释镜像规则。由于光吸收在大约10-15的短时间内发生，原子核没有发生明显的位移，即电子与核之间的位移没有发生变化。假如在吸收过程中，基态的零振动能级与激发态的第二振动能级之间的跃迁几率最大，那么，在荧光发射过程中，其相反跃迁的几率也应该最大。也就是说，吸收和发射的能量都最大。
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一、基本原理
（三）荧光和分子结构的关系
分子产生荧光必须具备两个条件：
① 分子必须具有与所照射的辐射频率相适应的结构，才
能吸收激发光；
② 吸收了与其本身特征频率相同的能量之后，必须具有
一定的荧光量子产率。
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一、基本原理
1. 量子产率
荧光量子产率也叫荧光效率或量子效率，它表示物质发射荧光的能力，通常用下式表示
 = 发射荧光分子数 / 激发分子总数
或  = 发射荧光量子数 / 吸收光量子数

在产生荧光