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Q1:一个有机物有荧光光谱是否一定有UV-vis吸收光谱,反之呢,Why?

Q2:分子的激发光谱可能含有几个激发带,但发射光谱只含一个发射带;发射光谱的形状与激发波长无关,Why?

Q3:为什么激发光谱与发射光谱理论上存在镜像对称关系?

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分子荧光光谱.jpg

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分子能级图

分子去活化过程(去激发过程)——Deactivation

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振动弛豫

内转移

系间跨跃

外转换

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一个较为直接的简单说法就是,如果光源的频率匹配,原子分子会吸收光子成为激发态,但激发态不稳定,一段时间以后,原子分子再发射光子回到基态,就表现为发光。当然回家的路漫长,也可能不发光而经过 IVR (inner vibrational redistribution) 把吸收的光能以热运动的形式放出去,这样黯然回到基态。

如果分子的激发态比较刚性,或者分子本身是以分子晶体存在的,那么会主要的遵循垂直激发机理,哪里上来哪里下去,或者发射出来的光频率改变不大(部分光能送给了分子振动),这就叫荧光 。

如果分子垂直激发态还能变成其他的激发态,即发生了所谓的系间窜跃,发光的时间会增长,叫磷光。而激发态原子/分子也可能自发辐射,这个发光机制最早由爱因斯坦予以解释,但没有给出成因;量子光学里由Wigner-Weisskopf公式给出。

辐射跃迁方式

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荧光特点

荧光光谱仪和紫外可见分光光度计的区别

荧光寿命

荧光物质具有两个重要的发光参数:荧光寿命和荧光量子产率。荧光寿命(τ)是指当激发停止后,分子的荧光强度降到激发时最大强度的1/e所需的时间,它表示粒子在激发态存在的平均时间,通常称为激发态的荧光寿命。与稳态荧光提供一个平均信号不同,荧光寿命提供的是激发态分子的信息,前者可以告诉你事情发生了,而后者可以告诉你为什么发生。

荧光寿命与物质所处微环境的极性、黏度等有关,可以通过荧光寿命分析直接了解所研究体系发生的变化。荧光现象多发生在纳秒级,这正好是分子运动所发生的的时间尺度,因此利用荧光技术可以“看”到许多复杂的分子间作用过程,例如超分子体系中分子间的簇集、固液界面上吸附态高分子的构象重排、蛋白质高级结构的变化等。荧光寿命分析在光伏、法医分析、生物分子、纳米结构、量子点、光敏作用、镧系元素、光动力治疗等领域均有应用。

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荧光光谱定量分析原理