《荧光光谱法》PPT课件

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1、第五章荧光光谱法当紫外光照射到某些物质的时傀这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外光停止照射时，这种光线也加之很快地消失，这种光线称为荧光。利用某些物质被紫外光照射后所产生的、能够反映出该物质特性的荧光，以进行该物质的定性分析和定量分机称为荧光分析。荧光分析的灵敏度一般都高过应用最广泛的比色法和分光光度法。比色法及分光光度法的灵敏度通常在千万分之几；而荧光分析法的灵敏度常达亿分之几，甚至有千亿分之几的。荧光分析法的另一优点是选择性高。荧光分析法还有方法快捷，重现性好，取样容易，试样需要少等优点。荧光分析法也有它的不足之处。主要是指它比起其它方法来说应用范围还不够广泛。因

2、为有许多物质本身不会产生荧光。第一节荧光光谱的基本原理荧光是分子从激发态的最低振动能级回到它原来的基态时发射的光，激发的完成是由于光的吸收。吸收与荧光密切相关，因为吸收必须先于荧光发射。由于碰撞和热的耗散常使一部分吸收能丧失，剩余荧光的能量比吸收的能量小，因此荧光在更长的波长发射。一、荧光的产生如果使激发光的波长和强度保持不变，而让荧光物质所产生的的荧光通过单色器而照射于探测器上，移动单色器至各种不同波长并由探测器测得荧光强度，然后以荧光强度对照着荧光波长所绘成的曲线称为该荧光物质的荧光发射光谱，简称荧光光谱。荧光光谱表示在该物质所产生的荧光中各种不同波长组分的比较强度。吸收光谱和荧

3、光光谱能级跃迁示意图大多数的分子在吸收了光而被激发至第一或以上的电子激发态的各个振动能级之后，通常急剧降落至第一电子激发态的最低振动能级，在达一过程中它们和同类分子或其它分子碰撞而消耗了相当于这些能级之间的能量，因而不发出光，即无辐射跃迁。由第一电子激发态的最低振动能级继续往下降落至基态的各个不同振动能级时，则以光的形式发出，所产生的光即是荧光．荧光光谱和吸收光谱的“镜象对称”关系蒽的乙醇溶液的荧光光谱（右）和吸收光谱（左）从图可看出激发光谱同荧光光谱大致成镜相对称a.荧光光谱(发射光谱）形状与基态S0振能级的分布情况（即能量间隔情况）有关b.激发光谱(吸收谱)形状与激发态S1振动能

4、级的分布有关c.S0、、S1态中振动能级的分布是相似的(说明峰形状相似）d.根据Frankcondon原理，电子跃迁过程中核的相对位置不变（近似的），若吸收光谱中某一振动带的跃迁几率最大，则在荧光发射光谱中，其相反跃迁的几率也应最大(说明高峰对高峰，低峰对低峰）非镜像对称的峰出现，则表示有散射光或杂质存在。二、产生荧光的过程和条件荧光物质产生荧光的过程可以分为这样四个步骤：1、处于基态最低振动能级的荧光物质分子受到紫外线的照射，吸收了和它所具有的特征频率相一致的光线，跃迁到第一电子激发态的各个振动能级；2、被激发到第一电子激发态的各个振动能级的分子，通过无辐射跃迅降落到第一电子激发态

5、的最低振动能级；3、降落到第一电子激发态的最低振动能级的分子，继续降落到基态的各个不同振动能级，同时发射出相应的光量子，这就是荧光；4、到达基态的各个不同振动能级的分子，再通过无辐射跃迁最后回到基态的最低振动能级。分子产生荧光必须具备两个条件：第一个必要条件是：该物质的分子必须具有与所照射的光线相同的频率，这与分子的结构密切有关。产生荧光的第二个必要条件是：吸收了与其本身特征频率相同的能量之后的分子，必须具有高的荧光效率。强荧光物质的结构特征分子吸收辐射的能力愈强，则产生的荧光或磷光也愈强。能强烈发光的分子几乎都是通过吸收π→π*跃迁而到达电子激发态的。因此，只有那些具有共轭双键，尤

6、其是具有刚性、平面和多环结构的分子有利于发光。第二节荧光效率及影响因素一、荧光效率表示物质发射荧光的能力=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Kc、kc’和kx：非辐射去能量过程的速度常数；kf和kp依次表示荧光和磷光过程速度常数；凡是能使kf值升高而使其它ki值降低的因素，都可增强荧光。荧光过程的量子效率φf:如kf>>kc和kx，φf→1。如kc或kx>>kf，则φf→0。kf,kp----决定于分子结构;kx-----决定于分子结构，受环境有一定影响Kc，kc，-受环境影响强烈，而受分子结构影响较小kf_强荧光物质（kf值大）特征：有大的共轭双键、刚

7、性平面多环结构、最低单重激发态S1，取代基为给电子基。这均由分子的性质和结构决定，即内因。kf是S*→S电子跃迁几率的量度。这意味着影响分子吸收带强度的因素也将影响kf，因此吸收带的ε最大能作kf的定性量度。当ε最大降低时可看到kf相应地降低。二、荧光猝灭广义的说，指任何可使物质荧光强度下降的作用，任何可使荧光强度不与荧光物质的浓度呈线性关系的作用，或任何可使荧光量子产率降低的作用。狭义的说，指荧光分子与溶剂分子或溶质分子之间所发生的导致荧光强度下降的物理