荧光和磷光的产生过程
荧光与磷光的基本原理
荧光与磷光的基本原理荧光和磷光是物质光致发光过程中常见的两种现象。
它们可以被用来检测材料的性质、追踪物质在生物体内的分布，以及在科学研究和工业中扮演着至关重要的角色。
本文将讨论荧光和磷光的基本原理，以及它们的应用。
一、荧光的基本原理荧光是一种光致发光现象。
当某些物质被激发时，它们会吸收能量，并在吸收后发射光子。
这个过程可以被描述为：M +hυ(excited state) → M* → M + hυ(emission) 。
其中M为物质，hυ为光子，excited state和emission分别表示激发态和发射态。
荧光在荧光检测和生物学研究中被广泛使用。
它可以用于探测药物、发现病毒、细菌和细胞，以及跟踪DNA和RNA等生物大分子。
荧光还有广泛的应用，如流式细胞仪、荧光显微镜等。
二、磷光的基本原理磷光是一种光致发光现象，与荧光相似。
它的过程可以被描述为：M + hυ(excited state) → M* → M + hυ(emission) 。
在此过程中，“excited state”可以分为单重态和三重态。
单重态和三重态分别对应于分子的不同电子的自旋状态。
在很多情况下，荧光和磷光都可以同时存在。
磷光通常比荧光持久，因为在它的发生过程中，光子被释放的能量不是来自分子的振动能，而是来自分子的旋转能。
在这种情况下，分子释放出的能量被分散到周围的基体中，而不是以光子的形式释放。
因此，磷光可以从几纳秒持续到数百微秒。
三、荧光和磷光的应用荧光和磷光的应用非常广泛，从材料科学到医学和环境科学。
在材料科学中，荧光和磷光被广泛用于表面分析、光辐射测量和固体物性等方面。
在医学中，荧光和磷光能够帮助识别肿瘤和病原体，优化药物筛选和治疗方法。
在环境科学中，荧光和磷光可以用于监测水体和土壤中的有机物和无机物质的分布和迁移。
值得注意的是，荧光和磷光的应用通常需要结合化学、光学、电子学和计算机学等多个领域的知识。
例如，荧光和磷光分析需要分析样品中的存在物种和激发条件，并根据荧光和磷光的特性来选择合适的检测设备和荧光染料。
荧光和磷光
荧光和磷光荧光和磷光是一对相辅相成的光学现象。
这对现象都是由光子和原子因素造成的，荧光源可以是天然现象，也可以是人造的，而磷光则主要是人工合成的。
两种光学现象有着不同的来源和用途，但在某些方面也存在类似之处。
荧光是紫外线照射物体表面后释放的可见光，是一种自发辐射现象，可以使物体显得特别耀眼。
它的主要原理是激发态经过一段时间，从激发态向某一较低能态转变，释放出可见光。
像耀斑、流星、火星、月牙等天然现象都能够产生荧光效果，同时也可以通过有机荧光染料等进行人工合成。
此外，荧光还广泛用于衣服上的发光图案，常用的物质有荧光染料和发光粉，可以使衣服发出荧光，从而增添色彩和魅力。
磷光则是微小的化学物质由于能够激发而发出的放射性光，主要由磷原子放射出来。
它是一种计划激发态，只有在做精确控制的情况下，原子才能被激发，并发出有节律的可见光。
磷光主要用于生物学检测，如蛋白质、抗原、抗体等检测，还可以用于全息成像、光照明和能量转换等领域。
荧光和磷光的共性有：首先，它们都需要能够激发原子，以及原子经历一段时间后才能释放出特定的可见光。
其次，它们均可以适用于光学仪器和设备，提升其精度和灵敏度，帮助科学家更好地研究宇宙构成。
最后，它们都能够给人视觉上的享受，使人们觉得惊叹不已。
在总结荧光和磷光的特点之后，不难看出，它们的独特性质给科学家和大众带来令人难以置信的视觉感受，而它们的相似之处在于都是一种使得物体发出可见光的光学现象。
此外，它们也为研究宇宙的构成提供了重要的帮助，在光子学行业中发挥着重要作用。
但无论是荧光还是磷光，它们共同拥有一个重要特征，即扩大我们对宇宙的认识，引领我们进入一个更大的宇宙，探索一个新的世界。
7.1 荧光和磷光光谱的产生
发生振动弛豫的时间10 -12 s
内转换：相同多重度电子能级间的无辐射能量传递过程。
通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级
7.1 荧光和磷光光谱的产生
内转换
振动弛豫
内转换
S2
系间窜跃
S1 能
T1 T2
量
荧
磷
吸
光
外转换
光
收
S0
l1
l 2 l 2
l3
外转换：激发分子与溶剂或其它分子之间产生相互作用而转移能量的非辐射跃迁
荧光激发和发射光谱
7.1 荧光和磷光光谱的产生
Summary of the Key Points
物质吸收光后会被激发到激发态，激发态不稳定，会释放能量返回基态 若发生第一激发单重态的最低振动能级至基态的辐射跃迁，产生荧光 若发生第一激发三重态的最低振动能级至基态的辐射跃迁，产生磷光
如果某物质吸收光的波长为l 1，荧光波长为l 2，磷光波长为l 3，则三者的大小关系为 l 1<l 2<l 3
图中谱线（I）为激发光谱，谱线（II）为荧光光谱，谱线（III）为磷光光谱
7.1 荧光和磷光光谱的产生 练习2
判断题
通常情况，荧光光谱的最大发射波长随激发波长的改变而改变。 （X）
一般来说，改变激发波长，发射波长不变，因为荧光发射通常由S1最低振动能级 跃迁至基态。合成荧光材料时，一般希望激发光谱较宽，发射光谱较窄
延时荧光：某些物质的分子经系间窜跃至T1后，可能因相互碰撞或其他作用又回到S1 态 再发射荧光（T1 → S1 → S0跃迁）
7.1 荧光和磷光光谱的产生 练习1
左图为萘的荧光激发光谱，荧光发射光谱及磷光光谱，试指出对应关系。 荧光激发光谱是激发光（入射光，吸收光）的波长连续变化时，固定发射 波长，荧光强度随激发波长变化的谱图 荧光（发射）光谱指固定激发波长，荧光强度随发射波长变化得到的谱图
荧光和磷光解析
一、基本原理
（1）螯合物中配位体的发光
不少有机化合物虽然具有共轭双键，但由于不是刚性结构， 分子处于非同一平面，因而不发生荧光。若这些化合物和金 属离子形成螯合物，随着分子的刚性增强，平面结构的增大， 常会发生荧光。
如8-羟基喹啉本身有很弱的荧光，但 其金属螯合物具有很强的荧光
一、基本原理
（2）螯合物中金属离子的特征荧光 这类发光过程通常是螯合物首先通过配位体的跃迁激发， 接着配位体把能量转给金属离子，导致dd 跃迁和ff 跃迁， 最终发射的是d*d跃迁和f *f 跃迁光谱。
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）。
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
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。
S2
S1 T1
S0
吸光1
吸光2
荧光3
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。
激发波长的选择与发射波长的判断
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，也会有能量 的损失。因此，在激发和发射之间产生了能量损失。
第七章 分子发光-荧光与磷光解读
激发光谱
发射光谱
l
荧光激发光谱
荧光发射光谱
200
250
300
350
400
450
蒽的激发光谱和荧光光谱
500 nm
三、荧光光谱的特征—激发光谱与发射光谱的关系
1、Stokes位移 在溶液中，分子的荧光发射波长总是比其相应的吸收(或激 发)光谱的波长长，荧光发射这种波长位移的现象称为Stokes 位移。 处于激发态的分子一方面由于振动弛豫等损失了部分能量，
T1
紫 外 可 见 吸 收 光 谱
紫 外 可 见 共 振 荧 光 S0 光 谱
S1
迟 滞 荧 光
振动弛豫: Vr 10-12sec 外 转 移:无辐射跃迁 回到基态 内 转 移:S2~S1能级 之间有重叠 系间窜跃: S2~T1能级 之间有重叠 反系间窜跃:由外部获 取能量后 T1 ~ S2
磷 光
外转移
蒽的发射光谱
蒽的三维等高线光谱图
蒽的三维等荧光强度光谱
VB1和VB2的三维荧光光谱
3.三维共振光散射光谱
ADS ATS ADS ATS RLS DS TS
RLS
DS
TS 散射片三维共振光散射光谱
固定lex=270nm
共振光散射 瑞利散射 拉曼光 二级共振光散射 三级共振光散射
500 550 600 650 700 750 800 850 900
2.电子激发态的多重度
电子激发态的多重度：M=2S+1 S为电子自旋量子数的代数和(0或1)； 平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单 重态能级低；
大多数有机分子的基态处于单重态；
S0→T1 禁阻跃迁；
通过其他途径进入
荧光,热激活延迟荧光,磷光机理和各自优点
荧光，热激活延迟荧光，磷光机理和各自优点荧光、热激活延迟荧光和磷光是三种不同的发光机理，它们各自具有独特的优点。
以下是对这三种机理的详细介绍：1. 荧光：定义：荧光是一种常见的发光现象，发生在某些物质吸收光能后。
当特定波长的光线照射到某些物质上时，物质内部的电子从基态跃迁至激发态，然后从激发态返回到基态，释放出光子，产生荧光。
优点：荧光材料具有高亮度、低能耗、长寿命等优点，因此在显示器、照明、生物成像等领域得到广泛应用。
此外，荧光材料还可以通过不同的颜色和标记技术进行定制，具有较高的灵活性和可调性。
2. 热激活延迟荧光：定义：热激活延迟荧光（TADF）是一种特殊的荧光现象，发生在某些具有较低的单线态和三线态能隙的有机分子中。
这些分子在受到光激发后，能够将部分激发能以热量形式散失，避免非辐射衰减，从而提高荧光量子效率。
热激活延迟荧光材料通常需要较高的温度或光照射条件才能激发，但一旦激发，它们可以持续发出亮丽的荧光。
优点：TADF材料具有高荧光量子效率、低成本、易于合成等优点。
此外，TADF材料在蓝光和绿光区域的发射光谱较窄，有利于实现高色纯度和高显色指数的照明和显示应用。
由于这些优点，TADF材料在有机电致发光器件（OLED）等领域具有广阔的应用前景。
3. 磷光：定义：磷光是一种长寿命的发光现象，发生在某些具有多重最低激发态的物质中。
当这些物质受到光激发后，电子通过不同的能级跃迁进入不同的激发态，然后通过自旋轨道耦合作用返回到基态，释放出磷光。
磷光的寿命通常较长，可以达到毫秒级别，因此可以用于时间分辨实验和生物成像等应用。
优点：磷光材料具有高亮度和长寿命等优点，因此在显示器、生物成像和传感器等领域得到广泛应用。
此外，磷光材料还可以通过不同的掺杂技术进行定制，实现高性能和多功能的应用。
由于磷光材料在长波长区域具有较强的吸收和发射能力，因此它们在红外光谱区域的应用也备受关注。
综上所述，荧光、热激活延迟荧光和磷光各自具有独特的优点，可以应用于不同的领域。
分子荧光和磷光光谱讲解ppt课件
GFP
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Generation of Molecular Fluorescence and Phosphorescence
原理
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荧光和磷光的产生过程
• 分子能级和跃迁
– 电子能级、振动能级和转动能级 – 基态（S0）→激发态(S1、S2、激发态振动能
级）：吸收特定频率的辐射；量子化；跃迁一 次到位； – 激发态→基态：多种途径和方式(见能级图)； 速度最快、激发态寿命最短的途径占优势；
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500
nm
蒽的激发光谱和荧光光谱
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分子产生荧光的条件
• 分子产生荧光必须具备的条件
– 具有合适的结构（强的紫外可见吸收） – 具有一定的荧光量子产率
荧光量子产率（）
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内容(contents)
• 原理
– 分子荧光与磷光产生过程 – 激发光谱与荧光光谱 – 荧光的产生与分子结构关系 – 影响荧光强度的因素
荧光和磷光的产生过程
1．荧光和磷光(de)产生过程荧光：处于基态(de)分子吸收光子能量,跃迁至电子激发态,然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态(de)最低振动能级,最后跃迁回基态时发射(de)光激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光S磷光：处于基态(de)分子吸收光子能量,跃迁至电子激发态,然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态,最后回到基态时发射(de)光激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫S发射荧光2.激发光谱和发射光谱概念,有何异同（1）激发光谱：固定发射光(de)波长,测量激发光(de)波长与发射光强度之间(de)关系（选择最佳激发波长）（2）发射光谱：固定激发波(de)波长,测定发射光强度与发射光波长(de)关系（选择最佳发射波长）同：都是给样品能量使之发光测量发光强度异：控制(de)变量不同.3.化合物荧光与结构(de)关系a．具有一定(de)荧光量子产率b．具有合适(de)结构如：大(de)共轭π键、刚性平面结构、最低(de)单重电子激发态为S1 为ππ型、取代基为给电子基团4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收(de)光能转化为荧光(de)本领,是荧光物质发出光子数与吸收光子数(de)比值.B．荧光猝灭：指荧光物质与溶剂分子之间相互作用,导致荧光强度下降(de)现象,荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等.C．系间跨越：处于激发态分子(de)电子发生自旋反转而使分子(de)多重性发生变化(de)过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态.D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间(de)跃迁.时间为10-12s5.实时定量PCR与普通PCR(de)区别所谓实时荧光定量PCR技术[1],是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析(de)方法.实时荧光定量PCR技术是起点检测,实现了每一轮循环均检测一次荧光信号(de)强度,并记录在之中,通过对每个Ct值(de)计算,根据获得定量结果.具有重现性,误差小(de)特点.传统PCR技术是终点检测,即PCR到达平台期后进行检测,而PCR经过扩增到达平台期时,检测重现性.同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验,所得结果有很大差异,因此无法直接从终点产物量推算出起始模板量.加入内标后,可部分消除终产物定量所造成(de)不准确性.但即使如此,传统(de)定量方法也都只能算作半定量、粗略定量(de)方法.6.简述影响荧光效率(de)主要因素1.。
荧光和磷光的产生原理
荧光和磷光的产生原理
荧光是一种不发光的物质在受到紫外光、可见光或者其他射
线照射后，其内部的化学键会断裂，产生自由电子和空穴，在重
新结合时就会发出光。
荧光是一种很容易发光的物质，在一些适
当的条件下，这种物质可以发出很强的光。
所以磷光的强度远比
荧光强。
这种现象叫做磷光效应。
我们用荧光粉来做实验，就会看到荧光粉发出一束很强的绿光。
在磷光粉中加入适量的荧光粉就会产生荧光。
人们利用磷光光谱可以进行能量转换，用磷光粉来做光源时，发出的是绿光。
当把磷光粉和其他物质混合时就会产生出红光。
人们还利用磷光光谱可以检测到生物分子内电子转移及离子
对之间的交换等过程，如DNA分子中含有的电子转移、DNA复制
时的离子交换等过程都可以用磷光光谱来检测。
同时利用磷光粉
还可以用来做激光材料，例如用它做激光器时，就可以发出很强
的绿光和红光。
—— 1 —1 —。
磷光和荧光的区别及其依据
磷光和荧光的区别及其依据磷光和荧光是两种常见的发光现象，它们在物理特性和应用上有着一些区别。
磷光是一种特殊的发光现象，它是物质受到外界激发后，在不受外界激发的情况下持续发光。
而荧光是物质受到外界激发后，在激发源消失后立即停止发光。
磷光的产生是通过磷光材料受到外界激发后，处于激发态的电子通过非辐射跃迁的方式回到基态，释放出光能。
这种非辐射跃迁的时间较长，所以磷光能够持续发光。
常见的磷光材料有磷光粉、夜光表等。
磷光的颜色与材料的成分有关，可以通过控制材料的配比来实现不同颜色的磷光。
荧光的产生是通过荧光物质受到外界激发后，处于激发态的电子通过辐射跃迁的方式回到基态，释放出光能。
这种辐射跃迁的时间非常短，通常只有纳秒级别，所以荧光的持续时间很短暂，激发源消失后即停止发光。
常见的荧光材料有荧光染料、荧光灯等。
荧光的颜色也与材料的成分有关，可以通过不同的材料来实现不同颜色的荧光。
磷光和荧光的区别主要有以下几点：1. 激发和发光方式不同：磷光是通过非辐射跃迁发光，而荧光是通过辐射跃迁发光。
磷光的非辐射跃迁时间较长，荧光的辐射跃迁时间较短。
2. 持续时间不同：磷光能够持续发光，而荧光在激发源消失后即停止发光。
3. 应用领域不同：由于磷光的持续发光特性，它常被用于夜光材料、指示灯等需要长时间发光的场合。
而荧光的短暂发光特性使其常被用于荧光染料、荧光标记等需要及时获得信息的场合。
4. 发光颜色控制方式不同：磷光的颜色可以通过控制材料的成分和配比来实现，而荧光的颜色通常是由荧光物质的结构决定的。
磷光和荧光的区别基于它们发光的方式和特性。
磷光是通过非辐射跃迁持续发光，荧光是通过辐射跃迁短暂发光。
这使得它们在应用上有着不同的特点，适用于不同的场合。
磷光常用于需要长时间发光的场合，而荧光常用于需要及时获得信息的场合。
对于材料的研究和应用开发，了解磷光和荧光的区别是非常重要的。
简述荧光与磷光的产生原理及应用
简述荧光与磷光的产生原理及应用，并说明有机物结构是如何影响荧光的。
具有荧光性的分子吸收入射光的能量后，其中的电子从基态（通常为自旋单重态）跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。
处于各激发态的电子通过振动驰豫、内转移等无辐射跃迁过程回到第一电子激发单重态的最低振动能级。
然后再由这个最低振动能级跃迁回到基态时，发出荧光。
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。
荧光与磷光的根本区别：荧光是由激发单重态最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的；而磷光是由激发三重态的最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的。
荧光主要用于元素及有机化合物的荧光测定，照明，印刷防伪技术，生化和医药方面等。
磷光分析主要用于测定有机化合物，如石油产品、多环芳烃、农药、药物等方面。
有机物结构对荧光的影响主要有以下方面：（1）跃迁类型：相对于n→π*跃迁，π→π* 跃迁能发出较强的荧光（较大的量子产率）。
（2）共轭效应：增加体系的共轭度，荧光效率一般也将增大。
(3) 刚性平面结构：多数具有刚性平面结构的有机分子具有强烈的荧光。
（4）取代基效应：给电子基团使荧光增强，吸电子基团，会减弱甚至会猝灭荧光；卤素取代基随原子序数的增加而荧光降低；取代基的空间障碍对荧光也有影响；立体异构现象对荧光强度有显著的影响。
电镜题目1、从电子显微镜可以得到哪些信息？答：形貌、高分辨像、电子衍射图象、X射线能谱分析.2、透射电子显微镜和扫描电子显微镜有何不同？它们分别适合什么样的样品？答：TEM采用透过薄样品的电子束成像来显示样品内部组织形态与结构，可同时观察微观组织形态及分析材料的结构与成分；而SEM利用电子束在样品表面扫描激发出来的代表样品表面特征的信号成像，可观察样品表面形貌及做成分分析、成分分布. TEM适用于薄样品，SEM适用于厚样品.3、为取高分辨真实像的TEM相片，制备试样应主意哪些问题？答：TEM的试样制备是获取高分辨率真实像的前提，为了避免或减少电子穿透试样时的能量损失，从而减少色差，试样要制作得足够薄，一般需小于100 nm ；但又要尽可能保持试样原来状态.。
叶绿素荧光现象和磷光现象产生的原因
叶绿素荧光现象和磷光现象产生的原因叶绿素荧光和磷光现象，这两者听起来高大上，但其实挺有意思的，咱们来聊聊它们背后的故事。
叶绿素荧光可不是一些神秘的魔法，而是植物小伙伴们用来“发光”的一种本领。
想象一下，你在阳光下，草地上的小花小草们看起来多么精神焕发，尤其是那些叶子，在阳光的照射下，好像在偷偷打着小闪光。
其实呀，这就是叶绿素的工作。
叶绿素是植物里的一种绿色颜料，特别喜欢吸收阳光，把光能转化成植物生长的动力。
不过，有时候它也会把多余的光能以荧光的形式释放出来，像是在说：“嘿，今天我吸收得太多了，要不你也来看看我这小亮光？”所以在某些条件下，植物会“发光”，就像小星星一样，真是可爱极了。
然后咱们再说说磷光，嘿，这可是个老古董的说法，听起来好像从古老的故事书里走出来的一样。
磷光跟荧光的差别在于，磷光的“发光”可持续得久一些，像是在夜晚星空下的一盏小灯，忽明忽暗。
磷光的产生通常和一些特定的化合物有关，像是磷、锌和某些稀土元素。
咱们的生活中常见的“发光”玩意儿，比如说一些夜光玩具，其实就是利用了这个原理。
这些玩具在白天吸收了阳光，到了晚上就开始“表演”，简直就像是在跟你说：“瞧，我多会变魔术！”让小朋友们兴奋得不得了。
所以说，叶绿素荧光和磷光虽然名字听起来差不多，但它们的工作原理和效果可大不相同。
叶绿素荧光是植物的本领，属于那种“自然界的艺术家”，而磷光则更像是一个小小的“夜间明星”，总是在夜里为我们送上亮光。
两者都有一个共同点，那就是都能让我们的世界更加丰富多彩。
生活中总是需要一些惊喜，对吧？想想那些夜晚，黑乎乎的，只有星星在闪烁，想起来就让人心醉神迷。
而在大自然的角落，植物也在默默地进行着它们的光合作用。
想象一下，阳光洒在叶子上，叶绿素在疯狂地吸收能量，结果却又悄悄放出一丝丝荧光，仿佛在和周围的小动物们交流：“快来看看我这个绿色的奇迹！”这种互动是不是特别温馨？一些小动物们会在树下歇息，感受着这份自然的恩赐，似乎也能理解植物的快乐。
荧光现象和磷光现象名词解释
荧光现象与磷光现象：荧光现象：是指叶绿素在透射光下为绿色，而在反射光下为红色的现象，这红光就是叶绿素受光激发后发射的荧光。
叶绿素溶液的荧光可达吸收光的10%左右。
而鲜叶的荧光程度较低，只占其吸收光的0.1~1%左右。
产生原因：（1）对着光源观察叶绿素提取液时，看到的是叶绿素的吸收光谱。
由于叶绿素提取液吸收的绿光部分最少，故用肉眼观察到的为绿色透射光。
（2）背光源观察叶绿素提取液时，看到的是叶绿素分子受激发后所产生的发射光谱。
当叶绿素分子吸收光子后，就由最稳定的、能量最低的基态提高到一个不稳定的、高能量的激发态。
由于激发态不稳定，因此发射光波(此光波即为荧光)，消失能量，迅速由激发态回到基态。
叶绿素分子吸收的光能有一部分用于分子内部振动上，辐射出的能量就小。
由“光子说”可知，光是以一份一份光子的形式不连续传播的，而且E=hv= hc/λ，即波长与光子能量成反比。
因此，反射出的光波波长比入射光波的波长长，叶绿素提取液在反射光下呈红色。
叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象叫做荧光现象。
由实验现象及观察结果得出结论：观察叶绿素提取液时，对着光源将看到试管内提取液呈绿色；背着光源将看到试管内提取液呈红色。
磷光现象：是指在激发源停止作用之后可感觉到的具有特征衰减率的发冷光现象。
当去掉光源后，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产生的光，这种发光现象称为磷光现象。
人或动物的尸体在腐烂的过程中，磷就会以联磷或磷化氢气体形式钻过土壤，钻出地面。
磷在空气中缓慢氧化，当表面聚集热量达40摄氏度时，引起自燃，部分反应能量以光能的形式放出，这就是磷在暗处能发光的原因，叫“磷光现象”。
第七章分子发光荧光与磷光
共振光散射
瑞利散射
二级共振光散射
拉曼光
三级共振光散射
0 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
l
三. 分子荧光(磷光)强度与荧光物质浓度的关系
1. 荧光强度(磷光)与浓度的关系
光吸收定律（Lambert – Beer Law）
电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（ 多为 S1→ S0
跃迁），发射波长为 l’2的荧光； 10-7～10 -9 s 。
由图可见，发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长
长； l’2 > l 2 > l 1 ；
磷光发射：激发态分子经过系间跨跃达到激发三重态后，并经 过迅速的振动弛豫达到第一激发三重态(T1)的最低振动能级上， 从T1态分子经发射光子返回基态。此过程称为磷光发射。
❖ 19世纪以前，荧光的观察是靠肉眼进行的，直到1928年，才由 Jette和West提出了第一台荧光计。
一、荧光与磷光的产生过程
luminescence process of molecular fluorescence phosphorescence
由分子结构理论，主要讨论荧光及磷光的产生机理。
如S1到T1跃迁就是系间跃迁的例子，即单重态到三重态的 跃迁。即较低单重态振动能级与较高的三重态振动能级重叠。 这种跃迁是“禁阻”的。
改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋—轨道耦合进行。
辐射能量传递过程
荧光发射：当分子处于第一激发单重态S1的最低能级时，分 子返回基态的过程比振动弛豫和内转化过程慢得多。分子可 能通过发射光子跃迁回到基态S0的各振动能级上，这个过程 称为荧光发射。
荧光与磷光
荧光与磷光荧光荧光（fluorescence）是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。
具有这种性质的出射光就被称之为荧光。
在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光，而不去仔细追究和区分其发光原理。
有的宝石在暗处会发光，如1603年，鲍络纳(Bologna)的一个鞋匠发现当地一种石头(含硫酸钡)经阳光照射被移到暗处后，会继续发光。
当时关于磷光的记载中描述：鲍络纳石经阳光照射，须孕育一段时间后才产生光。
经过几个世纪后，人们才弄清楚这一现象的发光原理与发光过程。
1845年，Herschel报道硫酸奎宁溶液经日光照射后发射出强烈的光。
含有奎宁的通宁水在紫外线的照射下发出荧光荧光 - 照明荧光灯常见的荧光灯就是一个例子。
灯管内部被抽成真空再注入少量的水银。
灯管电极的放电使水银发出紫外波段的光。
这些紫外光是不可见的，并且对人体有害。
所以灯管内壁覆盖了一层称作磷（荧）光体的物质，它可以吸收那些紫外光并发出可见光。
钞票的荧光防伪标记在紫外线灯的照射下发出可见光就是利用了这一特性。
自然界中最典型的荧光就是极光，由于太阳带电粒子（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。
极光荧光与生化、医药荧光在生化和医药领域有着广泛的应用。
人们可以通过化学反应把具有荧光性的化学基团粘到生物大分子上，然后通过观察示踪基团发出的荧光来灵敏地探测这些生物大分子。
实例：采用荧光标记的链终止剂所得到的DNA测序图水母发光蛋白最早是从海洋生物水母（Aequorea victoria）中分离出来的。
当它与Ca2+离子共存时，可以发出绿色的荧光。
这一性质已经被应用于实时观察细胞内Ca2+离子的流动。
水母发光蛋白的发现推动了人们进一步研究海洋水母并发现了绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein，GFP）。
荧光磷光基本原理
荧光量子产率（）：
发射的光量子数 吸收的光量子数
荧光量子产率与激发态能量释放各过程的速率常数有关 ，如外转换过程速度快，不出现荧光发射；
2.化合物的结构与荧光
（1）跃迁类型：* → 的荧光效率高，系间跨越过程的速率 常数小，有利于荧光的产生； （2）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率并产生红移 （3）刚性平面结构：可降低分子振动，减少与溶剂的相互作 用，故具有很强的荧光。如荧光素和酚酞有相似结构，荧光 素有很强的荧光，酚酞却没有。 （4）取代基效应：芳环 上有供电基，使荧光增 强。
产生不同吸收带但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态产生波长一定的荧光如l通常荧光发射光谱与它的吸收光谱与激发光谱形状一样成镜像对称关系
第一节 分子荧光与磷光
molecular fluorescence and phosphorescence
一、荧光与磷光的产生过程
luminescence process of molecular fluorescence phosphorescence
四、影响荧光强度的因素
relation between fluorescence and molecular structure
影响荧光强度的外部因素
1.溶剂的影响
除一般溶剂效应外，溶剂的极性、氢键、配位键的形成 都将使化合物的荧光发生变化；
2.温度的影响
荧光强度对温度变化敏感，温度增加，外转换去活的几
第一、第二、…电子激发三重态 T1 、 T2 … ；
2.电子激发态的多重度
电子激发态的多重度：M=2S+1 S为电子自旋量子数的代数和(0或1)； 平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应 单重态能级低； 大多数有机分子的基态处于单重态； S0→T1 禁阻跃迁； 通过其他途径进入 (见能级图)；进入的 几率小；
发光底物的名词解释
发光底物的名词解释发光底物是一种具有自发光能力的物质，简而言之，就是能够发出独特、美丽的光芒的物质。
这种底物被广泛应用于各种领域，如荧光粉、LED等，因其独特的光电性能而受到广泛关注。
一、发光底物的原理发光底物的发光原理主要分为两类：荧光和磷光。
1. 荧光：主要基于激发态能级的快速自发辐射。
当外界能量激发发光底物分子并使其转移到激发态能级时，由于激发态能级的不稳定性，分子会快速回落至基态能级，这个过程中会向周围环境发射一个光子，从而产生荧光。
2. 磷光：与荧光相比，磷光产生的过程更加复杂，需要经历激发态、激子态、禁带态等多个能级的转换。
不同于荧光的快速自发辐射，磷光通常可以延续较长时间，光衰减较慢。
二、发光底物的应用领域1. 荧光粉：荧光粉是一种添加在材料中起到发光作用的发光底物。
由于荧光粉能够发出不同颜色的光，因此广泛应用于照明、显示、光学材料等领域。
例如，常见的LED背光源中使用的绿色或蓝色荧光粉能够将紫外LED光转换成白光。
2. LED：LED（Light-Emitting Diode）是一种以发光底物为关键组件的半导体光电器件。
其结构由N型半导体和P型半导体构成，当外加电压通过二极管时，P-N结处的电子能级会转移到低能级，从而产生电子和空穴的复合，释放出能量，最终在发光底物层中产生发光。
3. 冷光源：发光底物还被广泛应用于冷光源领域。
冷光源指的是能够在没有红外辐射、紫外辐射和热辐射的情况下，发出可见光的光源。
这种光源被广泛应用于夜间照明、手电筒、显示屏幕等领域。
4. 生物技术：发光底物在生物技术领域具有重要的应用价值。
常见的应用包括蛋白质分析、酶标记、细胞成像等。
通过荧光标记，研究人员可以追踪生物分子的活动、定位细胞的特定组分，提高对生命过程的理解。
三、发光底物的发展前景发光底物作为一个跨学科的研究领域，已经取得了显著的进展。
随着人们对环境友好材料和高效能源的需求日益增长，发光底物在节能、环保、高效照明等方面的应用前景广阔。
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荧光和磷光的产生过程 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
1．荧光和磷光的产生过程
荧光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫回到第一激发单重态的最低振动能级，最后跃迁回基态时发射的光
激发态振动弛豫内转换振动弛豫发射荧光S
磷光：处于基态的分子吸收光子能量，跃迁至电子激发态，然后通过内转换和振动弛豫和系间窜越到了第一激发三重态，最后回到基态时发射的光
激发态振动弛豫内转换系间跨越振动弛豫S
发射荧光
2.激发光谱和发射光谱概念，有何异同
（1）激发光谱：固定发射光的波长，测量激发光的波长与发射光强度之间的关系（选择最佳激发波长）
（2）发射光谱：固定激发波的波长，测定发射光强度与发射光波长的关系（选择最佳发射波长）
同：都是给样品能量使之发光测量发光强度
异：控制的变量不同。
3.化合物荧光与结构的关系
a．具有一定的荧光量子产率
b．具有合适的结构
如：大的共轭π键、刚性平面结构、最低的单重电子激发态为S1 为π * π型、取代基为给电子基团
4.荧光量子产率、荧光猝灭、系间跨越、振动弛豫
A．荧光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领，是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。
B．荧光猝灭：指荧光物质与溶剂分子之间相互作用，导致荧光强度下降的现象，荧光猝灭分为静态猝灭、动态猝灭等。
C．系间跨越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程；分子由激发单重态跨越到激发三重态。
D．振动弛豫：同一电子能级内异热交换形式由高振动能级至地振动能级间的跃迁。
时间为10-12s
5.实时定量PCR与普通PCR的区别
所谓实时荧光定量PCR技术[1]，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。
实时荧光定量PCR技术是起点检测，实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度，并记录在之中，通过对每个Ct值的计算，根据获得定量结果。
具有重现性，误差小的特点。
传统PCR技术是终点检测，即PCR到达平台期后进行检测，而PCR经过扩增到达平台期时，检测重现性。
同一个模板在96孔PCR仪上做96次重复实验，所得结果有很大差异，因此无法直接从终点产物量推算出
起始模板量。
加入内标后，可部分消除终产物定量所造成的不准确性。
但即使如此，传统的定量方法也都只能算作半定量、粗略定量的方法。
6.简述影响荧光效率的主要因素
1.。