第八章荧光、夜光及变色织物
第一节荧光和磷光
一、荧光和磷光的产生
荧光(fluorescence)
磷光(phosphorescence)的概念
物质的分子在由激发态变回基态时,不完全以热能的形式放出,而是以光的形式发出,这种自身辐射的光,称为荧光或磷光
荧光或磷光
荧光的产生
物质的分子被光激发,处于激发态各个振动能级的电子,通过碰撞等消耗掉一部分能量后,可以急剧地降落至第一电子激发态的最低振动能级,由此能级继续往下,降至基态的各个不同振动能级,其能量以光的形式发出,这种光即为荧光
荧光的特征
第一、荧光的能量总比吸收光的能量小,所以荧光波长总比吸收光波长要长
第二、荧光的发生是由第一电子激发态的最低振动能级开始的,和荧光物质的电子被激发到哪一个能级无关,因此,荧光光谱的形状和激发光的波长无关
第三、吸收光谱中第一吸收带的形成是由于该物质电子由基态被激发至第一电子激发态中各个不同能级所引起的,所以吸收光谱的第一吸收带的形状决定于第一电子激发态中能级的分布情况
蒽的乙醇溶液的荧光光谱(右)和吸收光谱(左)
第四,荧光光谱的形成是由于激发电子由第一电子激发态中最低振动能级降落至基态中各个不同能级所造成的,所以荧光光谱的形状决定于基态中能级的分布情况
第五,因为基态中能级的分布和第一电子激发态中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极为相似
吸收光的能量越大,吸收光的波长越短
当吸收光波长短至可见光范围以外,荧光物质在可见光区内无带色的反射光
第一电子激发态的最低振动能级与基态中最高振动能级的差距越小,基态各个振动能级之间的差距越小,荧光峰的波长越长
物质的分子吸收光能,使电子激发至较高的能级并通过无辐射跃迁至第一电子激发态的最低振动能级后,不直接落至基态。通过另一次无辐射跃迁,至中间亚稳能态(三重线态),特征是单线态的一对具有配对自旋的不饱和电子转变为三重线态的不配对的自旋电子。电子在三重线态稍事逗留后,再发出辐射而下降至单线基态的各个振动能级,所发出的辐射能为磷光
磷光的产生
原因:
自三重线态降落至单线基态时所辐射的能量比由单线第一电子激发态最低振动能级直接降落至单线基态时辐射的能量小
磷光的波长比相应荧光波长要长
某些分子在跃迁至三重线态之后,通过热激活作用可以再回到第一电子激发态的各个振动能级,然后再由第一电子激发态的最低振动能级降落至基态而发生荧光称为迟滞荧光
迟滞荧光的产生
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