荧光和磷光教学文稿.ppt

《荧光和磷光教学文稿.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、荧光和磷光一、基本原理（一）荧光和磷光的产生1.1电子由基态跃迁激发态S=2Ssi+12一、基本原理（一）荧光和磷光的产生1.1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。3一、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

2、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）。4一、基本原理1.2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。5一、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

3、辐射光之后，分别激发至第二单重态S2及第一单重态S1。6一、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。7→振动弛豫S0S2S1T1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。8一、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

4、的最低振动能级。S0S2S1T1吸光1吸光2内转移9一、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。S0S2S1T1吸光1吸光2荧光3荧光10一、基本原理系间窜跃不同多重态间的无辐射跃迁，例如S1→T1就是一种系间窜跃。通常，发生系间窜跃时，电子由S1的较低振动能级转移至T1的较高

5、振动能级处。有时，通过热激发，有可能发生T1→S1，然后由S1发生荧光。这是产生延迟荧光的机理。荧光、磷光能级图S0S2S1T1吸光1吸光2荧光3系间窜跃11一、基本原理磷光发射电子由基态单重态激发至第一激发三重态的几率很小，因为这是禁阻跃迁。但是，由第一激发单重态的最低振动能级，有可能以系间窜跃方式转至第一激发三重态，再经过振动驰豫，转至其最低振动能级，由此激发态跃回至基态时，便发射磷光，这个跃迁过程（T1→S0）也是自旋禁阻的，其发光速率较慢，约为10-4-10s。因此，这种跃迁所发射的光，在光照停止后，仍

6、可持续一段时间。荧光、磷光能级图S0S1S2T1吸光1吸光2荧光3磷光磷光12一、基本原理外转移指激发分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用及能量转移，使荧光或磷光强度减弱甚至消失。这一现象称为“熄灭”或“猝灭”。13一、基本原理荧光与磷光的根本区别：荧光是由激发单重态最低振动能级至基态各振动能级间跃迁产生的；而磷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。14一、基本原理（二）激发光谱曲线和荧光、磷光光谱曲线2.1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

7、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15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。16一、基本原理2.2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

8、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。17激发波长的选择与发射波长的判断18一、基本原理2.3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