光化学与光物理
光化学反应基础
光化学第二定律(Stark-Einstein定律)：发生光化学变化是由于 分子吸收一个光量子的结果。或者说，在光化学反应的初级 过程，被吸收的一个光子，只能激活一个分子。
量子产率：光化学反应的效率通常用量子产率()来表示，其 定义为：
分解或生成的分子数 吸收的光量子数
2）初级光化学过程与次级光化学过程
紫外和可见光作用于分子，可使分子的电子能级(包括 转动能级和振动能级)发生改变，产生可见—紫外吸收光谱。
2、分子对光的吸收 分子吸收光的本质：
是在光辐射的作用下，物质分子的能态发生了改变， 即分子的转动、振动或电子能级发生变化，由低能态被激 发至高能态，这种变化是量子化的。 能态之间的能量差必须等于光子的能量：
CH3O O2 HO2 H2CO H2O2 hv 2HO HO H2O2 HO2 H2O
当有CO存在时：
HO CO CO2 H H O2 HO2
2、R、RO、RO2等自由基的来源
(Resource of R、RO and RO2 Free Redical)
g) T1 S0 + 热量 系间“窜跃”。
不同电子激发态组态之间的跃迁，称为 激发三重态与基态之间的跃迁，也称为
3、光化学过程 光化学过程是指分子吸收光能后成变成激发态
而发生各种反应。 1）光化学定律 光化学第一定律(Grothus-Draper定律)：只有被分子吸收的光，
才能有效地引起分子的化学反应。
（e）氢的提取。羰基化合物吸收光能发生n*跃迁所形成的激 发态，容易发生分子间氢的提取反应。在液相中，特别在有氢 原子供体存在时最典型的例子是：
O
OH
OH
OH
CCH3CCH3 hCCH3CCH3 H
感光材料的种类和应用机理概述
保护层 乳剂层 底层 片基保护层 乳剂层 聚乙烯纸基(a) 黑白负片 (b) 涂塑相纸感光材料的种类与应用机理概述感光材料是一种能够感受可见光、红外光、紫外线、X 射线等电磁辐射信息并发生物理和化学变化，经过曝光和一定的加工后，能得到固定影像的物品。
根据我国历史文献记载，早在汉代，我们劳动人们就在常年生活经验积累的基础上，将某些可以“感光”的物质涂抹在陶器表面制备美丽的图案。
今天，感光材料作为信息记录和显示的重要媒介，在文化、教育、科学以及国防等各个领域都得到极为广泛的应用，在国民经济中站有重要的地位。
感光材料涉及的范围很广，按照材料的光敏介质可将其分为：银盐感光材料和非银盐感光材料，本文将按照传统感光材料的种类和应用机理做简单介绍。
1. 银盐感光材料在感光科学领域，将以银盐（卤化银）为感光介质的感光材料称为银盐感光材料。
自从1727年J.Schulge 发现AgNO 3的感光性能至今，银盐感光材料已有两百余年的发展历史。
银盐感光材料具有感光度高、成像层次丰富、成像稳定的优点，是传统摄影领域使用的最主要成像材料。
但是基于银盐感光材料存在制作工序复杂、需暗室显影定影、不能实时显示等缺点，而且需要耗费大量的贵金属银。
自2005年以来，数码影像技术和产品飞速发展，传统银盐照相产品的需求快速萎缩，已进入迟暮之年。
但是银盐感光材料是人类科学智慧的结晶，其中包含的一些研究思想至今仍有借鉴意义。
1.1 银盐感光材料的结构从构造上简单的说，银盐感光材料是由乳剂层、支持层和一系列辅助层构成的。
不同的品种的感光材料，由于其照相性能和用途的不同，结构上稍微有些差异。
图1为几种常见银盐信息记录材料的结构特征。
图 1 两种常见银盐信息记录材料的结构（一） 乳剂层乳剂层是感光材料的光敏涂层，直接决定了感光材料的照相性能。
印刷行业中使用的银盐感光材料如基层的厚度在5 ~ 25 μm 之间。
尽管乳剂层很薄，但是整个照相过程，从曝光、显影、定影到形成稳定的影像，这一系列物理化学变化都发生在这薄薄的乳剂层中。
化学在光化学和光物理中的应用
化学在光化学和光物理中的应用
化学在光化学和光物理中的应用主要体现在以下几个方面：
1.光催化作用：在光化学中，光催化剂可以吸收光能，进而产生化学反应。
例如，在环保领域，光催化材料可以吸收太阳光，将有害物质转化为无害
或低害物质，达到净化空气或水的目的。
2.光合作用：光合作用是植物通过太阳光能、水和二氧化碳生成氧气和葡萄
糖的过程。
这一过程是生物界的基本能量转换过程，也是自然界中最重要
的化学反应之一。
3.光电效应：在光物理中，光电效应是指光照射到物质表面时，物质会吸收
光子并释放电子的现象。
这一过程被广泛应用于太阳能电池等领域，将光
能转化为电能。
4.荧光和磷光：荧光和磷光是物质吸收光能后重新发射光的现象。
它们在化
学分析、生物成像以及光电子设备等领域有广泛的应用。
5.光化学反应在合成化学中的应用：利用光化学反应，可以实现许多传统热
化学反应无法实现的反应，从而合成出许多新的化合物和材料。
6.光动力疗法：在生物医学领域，光动力疗法是一种利用光敏药物和特定波
长的光照射来杀死癌细胞或其他异常细胞的治疗方法。
总的来说，化学在光化学和光物理中的应用广泛而深入，涵盖了从基础科学研究到实际应用的各个方面。
大学物理学习指导 第10章 光与物质的相互作用
第10章 光与物质的相互作用10.1 内容提要（一）光的波粒二象性 1.普朗克量子假设（1）一个频率为v 的谐振子只能处于一系列不连续的分立状态，在这些状态中，谐振子的能量只能是某一最小能量ε= hv 的整数倍，即hv ，2hv ，3hv ，…，nhv其中n 为正整数，h 是普朗克常量，ε=hv 称为能量子。
（2）当谐振子从一个量子态跃迁到另一个量子态时，谐振子将发射或吸收以能量子（现称为光子）为单位的电磁能。
一个光量子的能量就是两个相邻量子态之间的能量差，即Thh E ==ν （10.1） 而当谐振子停留在原来的量子态时，它将不发射或吸收任何能量。
普朗克的量子假设突破了经典物理学的观念，第一次提出了微观粒子具有分立的能量值，即振子的能量是按量子数做阶梯式分布，后来人们把振子处于某些能量状态，形象地称为处于某个能级。
2.爱因斯坦的光量子学说（1）光电效应：当光照到某些金属的表面时，金属内部的自由电子会逸出金属表面，这种光致电子发射现象叫做光电效应。
（2）爱因斯坦的光量子假设：光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子叫光量子，也叫光子。
光子以光速运动，对于频率为v 的光束，光子的能量为νεh = （10.2）按照爱因斯坦的光子假设，频率为v 的光束可以看作是由许多能量均等于hv 的光子所构成；频率越高，光子的能量越大；对给定频率的光束来说，光的强度越大，就表示光子的数目越多。
（3）爱因斯坦的光电效应方程：0221A m h m +=v ν （10.3） 式（10.3）中A 0为逸出功，221m m v 为电子的初动能。
3.光的波粒二象性（1）光子的能量： λνhch E == （10.4）（2）光子的质量： λνhch m ==2（10.5）（3）光子的动量： λhmc p == （10.6）（二）光的吸收 散射 色散 1.光的吸收（1）朗伯定律：当一束单色光透过一定厚度的介质时，透射光的强度就会降低，并且产生吸收光谱。
化学反应动力学-第九章-光化学反应动力学
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一、光化学反应的基本特点
所有的原子或分子都可以吸收可见光、紫外线或 真空紫外线波长范围的光。吸收光子的同时,使 原子核周围的电子发生重排。即把电子从所占有 的较低能量的轨道激发到未占有的较高能量的轨 道上,电子重排只能引起一种形式激发态分子的 微小变化,而这种激发态分子多半可能通过发射 荧光或者碰撞失去它的电子能变成基态分子,即 又变成了正常电子状态的分子。
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一、光化学反应的基本特点
2.光量子 光束是光子流,即量子流。换句话说,光束被认为 是一束能量。光子没有静止质量,但是它具有特
定数量的能量ε,这个能量与光的频率有关,用普
朗克关系式表示如下: h
分子以单个量子的形式吸收光,它吸收光子的能 量形成激发分子,利用上式,可以计算光子的能量
只能按着一个单位数而改变。
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一、光化学反应的基本特点
此外,对于双原子分子,为了吸收辐射,它必须是 不对称的,因此,HCl 分子存在红外活化作用,而 N2 分子却没有。多原子分子具有一个以上的振 动状态,它们通常吸收红外辐射。对于某些对称 的分子如CO2,由于某种振动破坏了它们的对称 性,结果也可以吸收红外辐射。此外,多原子分子 的振动状态可以单独或者一起被激发。
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一、光化学反应的基本特点
因此,从激发态到产物的选择余地也就更大,特 别是当受激分子的产物是能量较高的自由基或 存在应力作用的环状化合物时,更是如此。而 从基态形成这类产物,虽然并不是绝对不可能, 但往往要困难得多。这就是电子在分子中的状 态不同,所造成的化学反应能力上的差别。
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光化学
5.3 辐射跃迁
经典模型 基态平衡构型(A)跃迁 键长压缩的激发态(B) 构型调整(C) 键长拉长的基态(D)
跃迁过程核排布和动能不变， 跃迁过程核排布和动能不变，但电子排布发生变化 激发态分子构型因核振动而调整
辐射跃迁的经典力学和量子力学解释
经典力学： 经典力学 发生跃迁的始态与终态的核构型及动量在发生 跃迁瞬间应是相似的，否则跃迁不容易发生。
ϕ
* R
ϕR
2 1
* ϕR
3
ϕ ϕp
* P
ϕR
4
ϕP
6
5
光化学
光物理
势能面之间的跃迁 及相应的光化学和光物理过程特征
吸收和发射都倾向于基态或激发态势能面最低处发生； 无辐射跃迁最容易发生在两个势能面最靠近区域； 两个势能面上能垒的位置和高度将决定化学反应发生的途径； 激发态势能面上的某些活性中间体（对应于势能面最小值）不 一定总能用发射或吸收技术来检测； 化学反应发生的途径依赖于竞争的光物理和光化学过程。
ϕ0
ϕ
*
ϕ
ϕ0
*
5.5 势能面与光化学反应的关系
对光化学有意义的势能面的特征 （1）S0、S1和T1态势能面上的极小值和极 大值的位置； （2）引起势能面分离的相互作用； （3）两个势能面相互接近处的几何构型。
光化学反应的分类
（1）绝热光反应：激发态与基态势能面在各处都 绝热光反应： 绝热光反应 相距较远，彼此间能隙较大。分子很难通过无辐射 跃迁回到基态。
∫
（2）V=0时，分子处在平衡键长处的概率最大；V=1时，分子处在平衡 ） 时 分子处在平衡键长处的概率最大； 时 键长和极端键长处概率都小，而在平衡与极端键长之间概率最大。 键长和极端键长处概率都小，而在平衡与极端键长之间概率最大。 （3）在高振动能级，分子构型处于各种位置趋于平均化，但在极端位 ）在高振动能级，分子构型处于各种位置趋于平均化， 置概率较大； 置概率较大； 的振动能级； （4）分子的能量永远不能为零。分子存在概率最大的是 ）分子的能量永远不能为零。分子存在概率最大的是V=0的振动能级； 的振动能级 （5）随着振动能级的提高，经典模型与量子力学模型越来越接近。 ）随着振动能级的提高，经典模型与量子力学模型越来越接近。
高分子光化学
38.0
1.6
4. 什么是光子（photon）？
光——波粒二象性。光束可以看成粒子束。光的基本组成粒子为光子（photon）。 一个光子的能量： , (h = 6.6210-34Js) 1mol 光子的能量------1 Einstein
的单位为米（m）； 1 J = 6.241018 eV 如=365nm, 则
某些含孤对电子的饱和化合物,如:硫醚、二硫化合物、硫醇、 胺、溴化物、碘化物在近紫外区有弱吸收。
例：CH3NH2 max= 213nm（600） CH3Br max= 204nm（200） CH3I max= 258nm（365）
2) 不饱和脂肪族化合物
n*
*
n*
*
*
*
n
2）紫外吸收光谱图
吸收峰的位置、吸收强度
nm
横坐标：波长（nm） 纵坐标：A， ， log，T%
最大吸收波长：max 最大吸收峰值：max
例：丙酮 max = 279nm ( =15)
A ?
2. 基本术语：
红移（向红移动）：最大吸收峰波长移向长波。 蓝移（向蓝移动）：最大吸收峰波长移向短波。
反应表达式： S1 S0 + hu1 (fl.) T1 S0 + hu2 (ph.)
2. 荧光、磷光的区别
典型寿命： S = 10-6 ~ 10-9s; T = 10-3 ~ 10 s 因分子热运动、杂质干扰及发光分子与溶剂的作用，大多数有机分子在室温下看不见磷光。需低温、惰性溶剂。
四、激发态的静态性质
1) 几何构性扭曲、变形，如乙烯、甲醛分子。
2）偶极矩变化
DS1(,*) > DS0 (大多数芳烃)； DS1(n, *) < DS0 (大多数羰基化合物)。
光化学反应原理
光化学反应原理光化学反应原理光化学反应在环境中主要是受阳光的照射，污染物吸收光子而使该物质分子处于某个电子激发态，而引起与其它物质发生的化学反应。
如光化学烟雾形成的起始反应是二氧化氮（NO2）在阳光照射下，吸收紫外线（波长2900~4300A）而分解为一氧化氮（NO）和原子态氧（O，三重态）的光化学反应，由此开始了链反应，导致了臭氧及与其它有机烃化合物的一系列反应而最终生成了光化学烟雾的有毒产物，如光氧乙酰硝酸酯（PAN）等。
光化学反应的发生必须具备的条件当光照射在物体上时,会发生三种情况:反射、透过和吸收。
在光化学中,只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。
因此,光化学反应的发生必须具备两个条件:一是光源,只有光源发出能为反应物分子所吸收的光,光化学反应才有可能进行。
二是反应物分子必须对光敏感(与其分子的结构有关) 。
即反应物分子能直接吸收光源发出的某种波长的光,被激发到较高的能级(激发态) ,从而进行光化学反应。
例如:卤化银能吸收可见光谱里的短波辐射(绿光、紫光、紫外光) 而发生分解:2AgBr=2Ag +Br2这个反应是照像技术的基础。
但卤化银却不受长波辐射(红光) 的影响。
所以,暗室里可用红灯照明。
由此也可看出,光化学反应的一个重要特点是它的选择性,反应物分子只有吸收了特定波长的光才能发生反应。
需要注意的是,有些物质本身并不能直接吸收某种波长的光而进行光化学反应,即对光不敏感。
但可以引入能吸收这种波长光的另外一种物质,使它变为激发态,然后再把光能传递给反应物,使反应物活化从而发生反应。
这样的反应称为感光反应。
能起这样作用的物质叫感光剂。
例如:CO2 和H2O 都不能吸收日光,但植物中的叶绿素却能吸收这样波长的光,并使CO2 和H2O 合成碳水化合物:CO2 + H2O=16 n(C6H12O6) n + O2叶绿素就是植物光合作用的感光剂。
光化学反应物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的光化学反应。
物理学和化学之间的交叉学科
物理学和化学之间的交叉学科物理学和化学是两个广泛的科学领域，它们各自研究和探讨着不同的现象和物质。
然而，这两个学科之间并不是完全独立的，而是有着广泛的交叉点和联系。
在本文中，我们将探讨一些物理学和化学之间的交叉学科，以及这些交叉学科在现代科学研究中的作用和应用。
一、量子化学量子化学是物理学和化学之间最重要的交叉学科之一。
它研究分子和原子的行为，以及化学反应的量子力学性质。
量子化学将分子和原子的行为描述成波函数，并使用特定的数学方法来计算各种分子的光谱和反应动力学。
在量子化学的发展过程中，物理学研究的量子力学理论和化学研究的量子化学理论相互交织，为化学家提供了更广阔的研究空间和更强的计算能力。
量子化学在现代科学中得到广泛应用，尤其是在材料学和药物化学领域。
例如，在药物研究中，研究人员可以通过量子计算机模拟药物和生物分子的相互作用，以更好地开发出新型药物。
此外，利用量子计算机计算材料的物理特性，可以帮助研究人员设计出更经济、高效、环保的绿色材料。
二、表面化学表面化学是物理学和化学之间的一种交叉学科，也是材料化学和生物化学中的重要分支。
表面化学研究物质的表面和界面现象，例如，溶液中的表面张力、界面活性剂分子的吸附等。
表面化学对于材料的设计、制造和处理有着重要作用。
例如，在工业生产中，为了生产出高品质和稳定性的产品，研究人员需要对于物质的表面张力进行研究和掌握。
表面化学在生物领域也有着重要的应用价值。
生物膜是生命系统的一个重要组成部分，其表面化学性质对于生物体内的代谢和反应有着重要影响。
在生物体外，表面化学技术可以为生物微芯片、生物传感器等设备片和功能体表面提供对接和设计，从而提高其工作效率和稳定性。
三、光化学和光物理学光化学和光物理学是物理学和化学之间的另一种重要交叉学科。
光化学和光物理学研究分子的光学和电学性质，包括光吸收、荧光、拉曼散射、电子跃迁等。
光化学和光物理学中的技术和理论研究为新型光电器件的开发和应用提供了基础。
光化学
简介：本书介绍光化学、光物理和光生物领域的有关基础知识。具体内容包括：分子轨道和吸收光谱；分子 激发态的命运--光物理和光化学过程；有机光化学反应；无机和半导体材料的光化学与光电化学；激光化学与分 子动态学；飞秒化学；有机分子体系的光电子转移催化；超分子组装体系的光物理和光化学过程；光和表面与界 面化学；摄影感光材料化学；光信息存储材料和技术；纳米晶光电化学太阳能转化；光合作用。
爱因斯坦在1905年提出，在初级光化学反应过程中，被活化的分子数（或原子数）等于吸收光的量子数，或 者说分子对光的吸收是单光子过程（电子激发态分子寿命很短，吸收第二个分子的几率很小），即光化学反应的 初级过程是由分子吸收光子开始的，此定律又称为Einstein光化当量定律。
E=hv= hc/λ λ——光量子波长 h ——普朗克常数 c——光速 E=N0hv= N0hc/λ N0——阿伏加德罗常数 Λ=400nm，E=299.1kJ/mol Λ=700nm，E=170.9kJ/mol 由于通常化学键的键能大于167.4kJ/mol，所以波长大于700nm的光就不能引起光化学离解。
区别
光化学过程是地球上最普遍、最重要的过程之一，绿色植物的光合作用，动物的视觉，涂料与高分子材料的 光致变性，以及照相、光刻、有机化学反应的光催化等，无不与光化学过程有关。近年来得到广泛重视的同位素 与相似元素的光致分离、光控功能体系的合成与应用等，更体现了光化学是一个极活跃的领域。但从理论与实验 技术方面来看，在化学各领域中，光化学还很不成熟。
环境光化学基础
E 转是分子绕分子某一轴转动时所具有的能量。 E 振指是分子原子以较小的振幅在其平衡位置振动所具有的能量，此时可近似看作一 谐振子。 E 电是分子中电子运动所具有的能量。 由于分子平动时电偶极不发生变化，因而不吸收光，不产生吸收光谱。 与分子吸收光谱有关的只有分子的转动能级、振动能级和电子能级。每个分子只能存 在一定数目的转动、振动和电子能级。和原子一样，分子也有其特征能级。在同一电子能 级内，分子因其振动能量不同而分为若干“支级”，当分子处于同一电子能级时还因其转动 能量不同而分为若干“支级”。 在分子的能级中，转动能级间的能量差最小，一般小于 0.05eV；振动能级间的能量差 一般在 0.05—1.00eV 之间；电子能级间的能量差最大，一般在 1—20eV 之间。 由表 2.1 可知，可见和紫外光的能量大于 1eV，而红外光的能量小于或等于 1eV。 当红外光作用于分子，只能引起分子转动能级与振动能级的改变，从而发生光的吸收， 产生红外吸收光谱。当可见与紫外光作用于分子时，可使分子的电子能级(包括转动能级和 振动能级)发生改变，产生可见—紫外吸收光谱。
× 0.0104 = eV × 83.59 = cm-1
×2.859×10-3 = kcal mol-1 ×1.240×10-4 = eV
(kcal mol-1) × 4.184 =kJ mol-1 × 0.04336 = eV
(eV) × 96.49 = kJ mol-1 × 23.06 = kcal mol-1
ΔE＝hν
另外，由于光波电场强度的变化是周期性的，即可从 0 开始，而后达一最大值(产生吸 引)，再降到 0，然后产生一个相反的电场，达极大值(产生排斥)，再降到 0，然后开始另一 周期变化。这样的作用使分子产生瞬时偶极矩μi(也称跃迁偶极矩)，μi 和ε之间的一个重
光与物质的三种作用
光与物质的三种作用光与物质是两种不同的存在形式，它们之间存在着多种作用关系。
在自然科学领域中，光与物质的相互作用是一门重要的研究领域。
本文将从光与物质的三种作用角度出发，分别探究它们之间的相互作用方式。
一、光的照射作用光的照射作用是指光线对物质的照射所产生的影响。
光的照射作用可以分为两类，一类是对物质的物理性质产生影响，另一类是对物质的化学性质产生影响。
在物理性质方面，光的照射作用可以使物质发生光学效应。
例如，光线可以使光学元件产生折射、反射、漫反射等效应。
此外，光的照射作用还可以使物质发生热效应。
例如，在太阳光下，黑色物体吸收光线后会产生热量，从而使温度升高。
在化学性质方面，光的照射作用可以使物质发生光化学反应。
例如，光线可以使物质发生光解反应、光氧化反应等。
光化学反应是一种特殊的化学反应，它是在光的作用下发生的。
二、光的传播作用光的传播作用是指光线在空间中传播时对物质的作用。
光的传播作用可以分为两类，一类是对物质的物理性质产生影响，另一类是对物质的化学性质产生影响。
在物理性质方面，光的传播作用可以使物质产生光学效应。
例如，光线经过透明物质时会发生折射、反射、漫反射等现象。
此外，光的传播作用还可以使物质发生色散现象。
在化学性质方面，光的传播作用可以使物质发生光化学反应。
例如，在光线的作用下，化合物分子中的某些键能够断裂，从而使分子结构发生改变。
三、物质的发光作用物质的发光作用是指物质发出光线的现象。
物质的发光作用可以分为两类，一类是热辐射，另一类是非热辐射。
热辐射是指物质发出的光线与物质的温度有关。
例如，黑体发出的光线就是一种热辐射。
黑体的温度越高，发出的光线就越亮。
非热辐射是指物质发出的光线与物质的化学性质有关。
例如，荧光物质在受到激发后会发出光线，这种光线就是一种非热辐射。
荧光物质发出的光线与其分子结构有关。
光与物质之间存在着多种作用关系。
光的照射作用可以使物质发生光学效应和光化学反应；光的传播作用可以使物质产生光学效应和光化学反应；物质的发光作用可以分为热辐射和非热辐射。
光化学和光物理学的应用
光化学和光物理学的应用随着科技的不断发展，光化学和光物理学逐渐成为了人们研究自然现象和解决实际问题的有力工具。
本文将从光化学和光物理学的定义、原理及应用等多个角度论述。
一、光化学的定义和原理光化学是研究光对物质的化学作用的学科。
在光化学中，最常见的化学反应是光催化反应。
光催化反应是指光能使化学反应发生或加速反应的作用。
对于光化学的原理，可以理解为光能量和化学能量之间的相互转换。
当光与物质相互作用时，能量被吸收，物质在这个过程中发生结构上的变化，从而形成新的化学物质。
这种转换的过程是由电子和分子之间的相互作用引起的。
二、光物理学的定义和原理光物理学是研究光学现象和光学器件的物理特性的学科。
光物理学的主要内容包括量子光学、光学干涉、非线性光学、激光技术等。
其中，激光技术是光物理学的重要分支之一。
光物理学的原理是基于光与物质相互作用后，物质在这个过程中吸收、散射和发射特定的光波长。
在这个过程中，光核心会引起分子发生能级的变化，从而使得物质发生光学特性上的变化。
三、由于光化学和光物理学具有可控性、高效性、无污染等特点，因此在实际应用中得到了广泛的应用。
1、光催化技术光催化技术是目前研究的热点之一。
通过光能在氧化物催化的条件下使污染物分解并消除，可以非常有效的应用于环境污染治理、饮用水净化和废水处理等领域。
例如，光催化技术可以应用于金属离子及重金属离子的水处理、有机物的降解和水分裂等方面。
2、激光技术激光技术，作为当今现代技术的代表之一，被广泛应用于医疗、工业制造、通信和信息科学等领域。
例如，激光技术可以应用于细胞和组织的研究，也可以应用于钣金切割和热处理等领域。
3、量子点发光材料量子点发光材料作为一种高效的光电转换材料，在显示技术、生物医学成像和太阳能电池等领域得到广泛应用。
例如，在显示技术方面，量子点发光材料可以大大提高显示器的亮度和色彩的表现力等。
4、生物光谱学生物光谱学是一种化学和生物学的交叉技术，它基于光化学和光物理学的原理，可以用于对生物分子的结构和功能进行研究。
胶束中的光物理和光化学过程
胶束中的光物理和光化学过程
光物理和光化学过程是玻璃胶束中的两个重要过程。
玻璃胶束是用来控制光的材料，它可以将光从一个点聚焦到另一个点，或者用来改变光的方向。
玻璃胶束由一种特殊的玻璃制成，其中包含有特殊的有机染料和有机溶剂，这些材料能够改变光的波长和颜色。
光物理过程是指玻璃胶束中的光在材料中的物理变化，它可以增强、减弱或反射光线，从而调节光的传播方向。
这些物理变化是由玻璃胶束中特殊的玻璃分子和有机染料分子引起的，它们可以改变光波的波形、颜色和强度。
光化学过程是指玻璃胶束中的光和其中的有机染料分子发生反应而产生新的有机物质。
这种反应是由激发态有机染料分子和玻璃胶束中的有机溶剂分子引起的，激发态的有机染料可以把光的能量转换成化学能量，从而产生新的有机物质。
玻璃胶束中的光物理和光化学过程是互相联系的，它们可以改变光的波长、强度和方向，使玻璃胶束具有非常强大的控制光的能力。
此外，光物理和光化学过程也可以用来制备光学元件，如折射器、反射器和滤光片。
因此，玻璃胶束的光物理和光化学过程是控制光的重要过程，广泛应用于各种领域。
光物理与光化学
光物理与光化学光物理与光化学是研究光与物质相互作用的学科领域。
光物理主要研究光的传播、吸收、散射、衍射、干涉等现象，以及光的能量和动量传递等基本规律。
光化学则研究光与物质发生化学反应的过程和机理。
这两个学科的结合，为我们深入了解光与物质相互作用的本质提供了重要的理论基础和实验手段。
光物理的研究对象是光的传播和相互作用过程。
光是一种电磁波，具有特定的频率和波长。
光的传播遵循波动方程，可以通过折射、反射、散射等现象来解释。
光的吸收和发射过程涉及到原子和分子的能级结构，通过激发和跃迁使得物质吸收或发射特定频率的光。
光的散射和衍射是由于光与物体之间的相互作用而产生的现象，可以通过衍射理论来解释。
光物理的研究方法包括光谱学、干涉学、衍射学等。
光谱学可以通过分析光的频谱来研究物质的组成和性质。
干涉学可以研究光的干涉现象，通过干涉条纹的形成来推断光的波长和相位差。
衍射学可以研究光的衍射现象，通过衍射图样的形成来推断物体的尺寸和形状。
光化学的研究对象是光与物质的化学反应。
光化学反应是指在光的照射下，物质发生化学变化的过程。
光化学反应可以是光吸收引起的电子跃迁，也可以是光解引起的键断裂。
光化学反应的机理复杂多样，可以通过分子轨道理论、动力学模拟等方法来研究。
光化学的应用非常广泛。
光敏材料是光化学应用的重要领域之一，可以用于光敏感器、光刻胶、激光打印等。
光催化是利用光化学反应来促进化学反应的一种方法，可以应用于环境治理、能源转换等领域。
光疗是利用光化学反应来治疗疾病的一种方法，可以用于癌症治疗、皮肤病治疗等。
光物理与光化学的研究对于我们理解光与物质相互作用的本质，以及应用光技术解决实际问题具有重要意义。
通过光物理与光化学的研究，我们可以深入了解光的传播和相互作用过程，揭示光与物质之间的基本规律。
同时，光物理与光化学的应用也在推动科学技术的发展，为实现人类的可持续发展和提高生活质量做出贡献。
总结起来，光物理与光化学是研究光与物质相互作用的学科领域，对于我们理解光的传播和相互作用过程，以及应用光技术解决实际问题具有重要意义。
光物理与光化学
光物理与光化学光物理和光化学是研究光与物质相互作用的两个重要学科领域。
光物理研究光的性质和行为，涉及光的传播、干涉、衍射、散射等现象；而光化学则关注光与化学反应之间的关系，研究光能在化学反应中的应用。
本文将从光物理和光化学的角度，探讨光在不同领域中的应用以及对人类生活的意义。
光物理是研究光的性质和行为的学科，它涉及到光的传播、干涉、衍射等现象。
光的传播是光物理研究的基础，光沿直线传播，可以通过空气、水、玻璃等介质。
光的干涉是当光通过两个或多个狭缝或障碍物时，由于光波的叠加而产生的现象。
干涉现象在生活中有很多应用，例如反光镜、光栅等光学仪器中都有干涉现象的存在。
光的衍射是另一种重要的光物理现象，它是指光通过一个孔或者遇到一个障碍物后发生的偏离直线传播的现象。
衍射现象的应用非常广泛，例如在显微镜中，通过光的衍射可以放大显微物体的图像，使其能够更清晰地观察到细节。
光化学是研究光与化学反应之间关系的学科，它研究光能如何在化学反应中发挥作用。
光化学反应是一种通过吸收光能而引发的化学反应，它可以产生新的化合物或者改变已有化合物的性质。
光化学反应在生活中有着广泛的应用，例如光合作用是一种重要的光化学反应，它是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程，为地球上的生物提供了能量来源。
光物理和光化学的研究对于人类生活有着重要的意义。
首先，光物理和光化学的研究为我们提供了更深入地了解光的性质和行为的途径，使我们能够更好地利用光的能量。
其次，光物理和光化学的应用已经渗透到各个领域，例如光纤通信、光催化等都离不开光物理和光化学的支持。
此外，光物理和光化学在医学和生物学领域也有着广泛的应用，例如光动力疗法可以用于治疗癌症和其他疾病。
光物理和光化学是研究光与物质相互作用的两个重要学科领域。
光物理研究光的性质和行为，涉及光的传播、干涉、衍射等现象；而光化学则关注光与化学反应之间的关系，研究光能在化学反应中的应用。
光物理和光化学的研究对于人类生活有着重要的意义，它们的应用已经渗透到各个领域，并为我们提供了更好地利用光能的途径。
核黄素 维生素 B2 的光物理和光化学性质
第5期
陆长元等 : 核黄素 ( 维生素 B2 ) 的光物理和光化学性质
429
-四甲基对苯二胺 (TMPD), 阿魏酸 (Ferulic Acid, FA), 过硫酸钾 (K2S2O8)为 Sigma 试剂公司产 品 ; 高氯酸 磷酸氢钠 磷酸二氢钠和氢氧化钾均为分析纯试剂 , 都未经进一步纯化直接使 用 . 对苯二醌 (BQ)为 Fluka 试剂公司产品 , 使用前用丙酮和乙醇重结晶 . N2 和 N2O 均为 99.99% 的高纯气体.
•+ ) 0.1 µs; (*) TMPD 的生成 ( 以 560 nm 吸收为例 ) 过 程 与
dm− 3
3.0 µs 分别测得的瞬态吸收谱
插图 : (a)1 和 2 分别示在 560, 680 nm 观察到的时间分辨吸 收曲线 , (b)为 NaN3 还原核黄素激发三重态 (3RF*)得到的瞬 态吸收谱图
, 即表现为ห้องสมุดไป่ตู้
第5期
陆长元等 : 核黄素 ( 维生素 B2 ) 的光物理和光化学性质
431
类型
的敏化机制, 这是黄素类化合物的主要敏化机理. 由于核黄素的还原电位
R = −292 mV, 而 O2 的还原电位 E (O
2 /O 2
•−
R E (RF/RF •− )
)
= −155 mV[9], 所以 O2 能与核黄素阴离子自
基在 280~800 nm 无明显吸收 [14]. 图 3 中的插图 (b)为 NaN3 还原 3RF*后得到的瞬态吸收谱 , 在 320 和 520 nm 附近有两个瞬 态吸收峰 , 其峰形和衰减与用脉冲辐解方法得到的核黄素阴离子质子化自由基 ( RFH • )(pKa = 8.3) 相似 [7]. 改变 NaN3 浓度, 求得 NaN3 猝灭 3RF*的反应速率常数为 3.3×109 dm3
光敏材料原理
光敏材料原理
光敏材料是一种能够对光线作出响应的材料，它在光照条件下可以发生物理或化学变化。
光敏材料的原理基于光的特性与材料的相互作用，它们的应用非常广泛，涉及到光学、电子、通信等领域。
光敏材料的原理可以归纳为两类：光物理效应和光化学效应。
光物理效应是指光与材料相互作用后，材料发生物理变化，如光电效应和光热效应。
其中，光电效应是指当光照射到材料表面时，光子与材料中的电子相互作用，使电子获得足够的能量跃迁到导带中，产生光电流。
光热效应则是指光能转化为热能，使材料温度升高，从而产生热效应。
光化学效应是指光与材料相互作用后，材料发生化学反应，如光解和光合。
光解是指光子能量使分子键断裂，产生新的化学物质。
光合是指光能被化学物质吸收，激发化学反应，产生新的化学物质。
光敏材料的应用非常广泛。
在光学领域，光敏材料可以用于制作光学元件，如光阀、光敏电阻、光敏电容和光敏晶体等。
在电子领域，光敏材料可以用于制作光电二极管、光电晶体管和光电场效应管等。
在通信领域，光敏材料可以用于制作光纤通信器件，如光纤光开关和光纤光放大器等。
光敏材料的原理为我们提供了一种利用光能进行控制和转换的方法。
它们的应用不仅在科学研究中发挥着重要的作用，也在工业生产和生活中发挥着越来越重要的作用。
光敏材料的不断发展和创新将为我们的未来带来更多的可能性。
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式结构。由于热力学上反式稳定，顺式结构可以通过释放能量
转化为反式结构。在光照射下，二者最终达到热平衡，其比例
为7：93。
hν (313 nm)
热力学
7%
93%
1,2-二苯乙烯和反式1-(4-甲氧基苯基)-2-(4-羧基苯基)乙烯， 由于二者的光吸收波长也不同，同样采用313 nm 波长的光照 射，只是反式1,2-二苯乙烯发生反应，转化为顺式结构。
第6章 有机光化学与光物理
植物的生长离不开光合作用。提高光合作用一是增加光照 时间，二是根据不同的植物光合作用所需要的光波长不同，调 节照射光波长。
★大棚栽培时，在塑料薄膜中添加合适的发光材料，把植物不吸 收的紫外光吸收后转化为物可吸收的光，增加了光的利用率。
★制备发射植物吸收的照射装置照射植物，既增加照射时间又 提高光利用率，促进植物生长。
OH CH3
2 光化学反应的特点
对光化学反应，分子结构不同时，其吸收的光波波长不同。
当利用一定波长的光照射分子时，不同结构的分子有选择地被
激发，即光选择性地只活化混合物中的某一种。如顺或反式
1,2-二苯乙烯，二者的紫外吸收波长不同。在313 nm处只有反
式1,2-二苯乙烯产生吸收，从低能态反式结构转化成高能态顺
可见 近红外 800 1000
红外 远红外
1300
1600
电磁波具有波动性与微粒性的双重性，即二象性。较长的电磁波如 可见光、红外线、无线电波等，它们的波动性较突出，波长短的电 磁波如γ-射线、X-射线和紫外光等，它们的微粒性则较突出。
2 Beer-Lamber(比尔-朗白)公式
光化学反应中激发态寿命很短，分子一旦形成激发态会很 快进行反应或再转变回原来的基态。
二、光化学基本定律
1 光的特性
光波是电磁波的一种，远至宇宙射线、γ-射线、X-射线，近至微波， 它们在本质上是一样的，只是波长或频率的不同而已。光化学常 用到的光波及其命名如下：
远紫外 紫外 λ(nm) 200 400
AgBr 光 Ag
6CO2 ＋ 6H2O
光 叶绿素
C6H12O6 ＋ 6O2
第6章 有机光化学与光物理
正是植物利用太阳能合成出了淀粉、纤维素（如木材纤维、 植物秸秆纤维、棉花纤维），为人类的生存提供了物质供给。 植物中的很多天然化合物也是植物在进行上述合成时产生的 “副产物”。基于这种原理，人们一直在努力模仿植物的光 合作用，希望合成出淀粉、纤维素。同时由于能源危机，人 们希望能够把太阳能转化为可以储存和运输的能量。目前太 阳能的利用，在某些领域已经取得很大成功。
(2)反应选择性不同。对同一反应区域，由于分子结构不同，反 应活性也不同。这些分子结构不同的物质所组成的混合物发生反 应时，对于热化学反应，通过加热或加入催化剂，反应物分子没 有选择性地被活化，这些混合物分子就会同时发生反应。
和
催化加氢
HO2C
O
催化加氢
OCH3
HO2C
OH NaBH4 O
CH3
OCH3
hν (313 nm)
HO2C
OCH3
HO2C
OCH3
我们可以利用光化学手段，选取合适的光栅控制光波波长，即使
光的波长正好对应于希望发生反应的物质所吸收的波长，然后利
用该波长的光照射某一立体结构混合物或化学性质相近的混合物，
使混合物中的某一组分发生反应，达到控制反应的目的。
2 光化学反应的特点
吸收能量不同。有机分子吸收光子后，特别是吸收短波的光 子后，能量提高程度很明显。相对比，有机分子热吸收能量 从25℃升高到150℃，就能量提高程度而言，远比比吸收光 子能量提高的程度小。如苯吸收汞灯(254 nm)的光能量，其 吸收能为113kJ mol-1，该能量相当于苯在60000℃时所具有 的热能。苯吸收254 nm的光发生如下反应，要热反应，需要 在60000℃ 以上。
2 光化学反应的特点
在反应特点和本质上讲，热化学反应与光化学反应存在 如下明显差异：
(1)反应起源不同。光化学反应是有机分子吸收光能引发的反应， 热化学反应是有机分子吸收热能引发的反应。二者吸收的能量来 源不同，前者是光能，后者是热量。同时，有机分子吸收光能以 量子方式进行，吸收热量则是以连续方式进行。
宋化灿 有机化学研究所 yjhxhc@
第6章 有机光化学与光物理
从卤化银光照变黑是早期照相技术的基础。1717年Priesfley 将点燃的蜡烛置入一有少量水的玻璃瓶中并密封盖子。氧气 燃尽后烛火自动熄灭。将一带叶的小薄荷枝条放入瓶内并将 瓶封闭。在阳光下照射10天，再把点燃的蜡烛放入玻璃瓶内 并封闭，发现蜡烛又可燃烧。这个现象就是我们所熟知的光 合作用。绿色植物从环境中取得了二氧化碳和水，利用太阳 的光能进行了光合作用，合成有机糖体，放出氧气。
★结合太阳能光转化装置和上面的光照装置照射植物。
一、普通有机反应和光化学反应的特点 1、 一般化学反应的特点
大部分有机化学反应是热化学反应。这种情况下，有机分子具 备的能量要达到反应过渡状态所需要的能量后，方可发生反应 形成产物，否则反应不可能发生。多数情况下，尽管有机分子 的能量已经达到反应过渡状态所需要的能量，但是反应速率仍 然很慢。为解决由于有机分子能量低不发生反应或反应速率低 问题，常常采用加热或加入催化剂的方法。加入催化剂是为了 降低反应过渡状态的活化能，使分子易于达到这种能级而发生 反应。加热是为了提高分子的能量，同时增加分子的热运动速 度，提高分子间的碰撞几率，加速反应。
hν (254 nm)
+
184为印刷行业大量使用的光引发剂，通常温度下用 高压汞灯照射，就会发生裂解，产生自由基，引发单 体聚合，形成高聚物。说明184对光很不稳定。
184的沸点为592.031°C ，此温度以下应该比较稳定。
反应能态不同。热化学反应以基态进行，提高反应温度，只 是提高分子的能量，能态仍然是基态。光化学反应是分子在吸 收光子后由基态转变成激发态，之后进行反应。分子在激发态 时，其电子能级高，可以形成基态时难以形成的如自由基、双 自由基或张力较大的环状物质。由于激发态能量高，光化学反 应最初速率很大，而且激发态中间体和产物之间很少能达到热 力学上的平衡。