单线态和三线态
钙钛矿材料的三线态能级以及单线态能级位置
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最低单线态与最低三线态之间的能级差
最低单线态与最低三线态之间的能级差最低单线态与最低三线态之间的能级差是指在某个原子或分子中，最低能级的单线态和最低能级的三线态之间的能级差异。
这个能级差在原子和分子物理中具有重要的意义，对于理解物质的性质以及在光学、激光等领域的应用有着重要的指导意义。
首先，让我们来了解一下什么是能级。
在原子或分子中，电子分布在不同的能级上，每个能级可以容纳一定数量的电子。
这些能级之间存在着能量差异，即能级间的能量差。
电子在不同的能级上具有不同的能量，当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或释放能量，产生光的发射或吸收。
最低单线态和最低三线态是原子或分子中两种不同的能级结构。
最低单线态是指在基态下，原子或分子的电子全部分布在最低能级上，而最低三线态则是指在激发态下，原子或分子的电子分布在最低的三个能级上。
能级差作为两种能级间的能量差异，具有一定的特性和意义。
首先，能级差的大小决定了物质在特定波长下吸收或发射的光的能量。
当外界的光源的能量与能级差相当时，物质会吸收这些光的能量，并且电子会从低能级跃迁到高能级。
相反，当电子从高能级跃迁回低能级时，会释放出能量，产生发射光。
其次，能级差还决定了物质的光谱特性。
不同能级结构的物质会在不同的波长下吸收或发射光。
通过测量物质在特定波长下的吸收或发射光谱，我们可以了解物质的组成和特性，如分子结构、能级分布等。
最低单线态和最低三线态之间的能级差也对激光技术有着重要的指导意义。
激光是一种特殊的光，具有高度聚焦、单色性强、相干性好的特点。
当能级差的大小适合于某个特定的波长时，可以通过激发物质跃迁到高能级，然后在跃迁回低能级时产生激光辐射。
通过调节能级差，可以选择不同的激光波长，实现激光的选择性发射。
总之，最低单线态与最低三线态之间的能级差在原子和分子物理中具有重要的意义。
通过研究能级差，我们可以了解物质的能级结构、光谱特性以及其在激光技术中的应用。
这对于研究物质的性质、开发新材料以及推动科学技术的进步都具有重要的指导意义。
单线态和三线态
单线态与三线态就是指分子得激发态。
大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电子成对地存在于各个原子或分子轨道中，成对自旋，方向相反，电子净自旋等于零：S= 1/2 +(- 1/2 )=0，其多重性M=2S+1=1 (M为磁量子数)，因此，分子就是抗（反）磁性得，其能级不受外界磁场影响而分裂，称“单线态”；当基态分子得一个成对电子吸收光辐射后，被激发跃迁到能量较高得轨道上，通常它得自旋方向不改变，即?S=0，则激发态仍就是单线态，即“单线(重)激发态”；
如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向得改变，这时便具有两个自旋不配对得电子，电子净自旋不等于零，而等于S=1/2+1/2=1 其多重性：M=2S+1=3即分子在磁场中受到影响而产生能级分裂，这种受激态称为“三线(重)激发态”。
“三线激发态”比“单线激发态”能量稍低。
但由于电子自旋方向得改变在光谱学上一般就是禁阻得，即跃迁几率非常小，只相当于单线态→单线态过程得
-6-7。
~1010当激发态得分子通过振动驰豫--内转换--振动驰豫到达第一单线激发态得最低振动能级时，第一单线激发态最低振动能级得电子可通过发射辐射（光子）跃回到基态得不同振动能级，此过程称“荧光发射”。
如果荧光几率较高，则发射过程较快，需10-8秒。
第一电子三线激发态最低振动能级得分子以发射辐射（光子）得形式回到基-4~10秒。
10”“态得不同振动能级，此过程称为磷光发射。
发生过程较慢约。
三线态三线态湮灭机理
三线态三线态湮灭机理
（实用版）
目录
1.三线态的概念
2.三线态湮灭机理
3.三线态在实际应用中的意义
正文
一、三线态的概念
三线态是相对于单线态的概念。
在叶绿素分子中，当配对电子的自旋方向均相反时，分子的电子总自旋等于零，这种分子状态被称为单线态。
而当处于不同轨道的原先配对电子自旋方向相同时，分子的结构对外界磁场有三种可能的取向，这种具有相同自旋的激发态被称为三线态。
二、三线态湮灭机理
三线态湮灭机理是指在量子力学中，当一个原子或分子从高能态向低能态跃迁时，其三线态的电子自旋取向会与外界磁场相互作用，导致能级之间的能量差异。
在这个过程中，三线态的电子会与另一个电子发生相互作用，使其自旋方向发生改变，从而湮灭原有的三线态。
这个过程称为三线态湮灭。
三、三线态在实际应用中的意义
三线态在实际应用中具有重要意义。
在量子计算和量子通信领域，三线态可以用于编码和传输量子信息。
由于三线态具有相同的自旋，因此它们可以在外部磁场的作用下保持相对稳定的状态。
此外，在光合作用中，叶绿素分子的三线态有助于捕获光能并将其转化为化学能，为生物体提供生命活动所需的能量。
总之，三线态作为一种量子力学概念，对于理解和探索原子、分子以
及生物体内的能量转换过程具有重要意义。
单线态和三线态
单线态和三线态是指分子的激发态大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电子成对地存在于各个原子或分子轨道中，成对自旋，方向相反，电子净自旋等于零：S= 12 +（-12 ）=0,其多重性M=2S+仁1 （M为磁量子数），因此，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外界磁场影响而分裂，称单线态”当基态分子的一个成对电子吸收光辐射后，被激发跃迁到能量较高的轨道上，通常它的自旋方向不改变，即S=0,则激发态仍是单线态，即单线（重）激发态”如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向的改变，这时便具有两个自旋不配对的电子，电子净自旋不等于零，而等于S=12+1/2=1其多重性：M=2S+仁3即分子在磁场中受到影响而产生能级分裂，这种受激态称为三线（重）激发态”三线激发态”比单线激发态”能量稍低。
但由于电子自旋方向的改变在光谱学上一般是禁阻的，即跃迁几率非常小，只相当于单线态-单线态过程的10-6~10-7。
当激发态的分子通过振动驰豫--内转换--振动驰豫到达第一单线激发态的最低振动能级时，第一单线激发态最低振动能级的电子可通过发射辐射（光子）跃回到基态的不同振动能级，此过程称荧光发射”如果荧光几率较高，则发射过程较快，需10-8秒。
第一电子三线激发态最低振动能级的分子以发射辐射（光子）的形式回到基态的不同振动能级，此过程称为磷光发射”发生过程较慢约10-4~10秒。
第二章分子发光分析分子一吸收能量一激发为激发态一释放出能量亠基态称为“发光光致发光分子发光化学发光荧光磷光电能化学能光能辐射跃迁I光的形式释放非辐射跃迁以热的形'释放分子荧光分析法一.基本原理（一）荧光和磷光的产生 从分子结构理论来讨论-振动能级Y・转动能级'S=0, J=1单重态s 表示（所有电子都是自旋配对的）大多数基态分子都处于单重态 「S 二J=3 三重态T 表不 电子在跃迁过程中伴随着 自旋方向的变化（自旋平行）基态单亟态S 激发态单重态S 激发态三垂态T激发单重态S 与激发三重态T 的不同点: ⑴S 是抗磁分子，T 是顺磁分子⑵t s = 108s, tp =丄〜Is ；（发光速度很慢） ⑶基态单重态到激发单重态的激发为允许跃迁, 基态单重态到激发三重态的激发为禁阻跃迁;⑷激发三重态的能量较激发单重态的能量低r 电子所处的能级分子中电子 的能量状态Y亠电子的多重态2J=2S+1S ：为各电子自旋量子 数的2.分子内的光物理过程其中S。
单线态和三线态
S1
由图可见，发射荧光的能量
比分子吸收的能量小
λ3 >λ2 >λ1
S0 吸光1
S2 T1
吸光2 荧光3
荧光
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磷光发射:
S1 S2
电子由基态单重态激发至第一
T1
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S0
系数，有利于产生更多的激发态分子
单线态和三线态
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(3) 刚性平面结构 实验发现，多数具有刚性平面结构的 有机分子具有强烈的荧光。
因为这种结构可以减少分子的振动， 使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用 减少，也就减少了碰 撞去活的可能性。
单线态和三线态
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（4）取代基效应
给电子基团，荧光增强（-OH、-OR、-CN、-NH2）
固定激发光波长（最大） 然后测定不同的波长时所发射的荧光强度 即可绘制荧光发射光谱曲线
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在荧光的产生过程中，由于存在各种形 式的无辐射跃迁，损失能量，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。
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激发光谱与发射光谱的关系
单线态和三线态
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2. 荧光与有机化合物结构的关系 （1）跃迁类型
实验证明，对于大多数荧光物质，首先经历 激发，然后经过振动弛豫或其他无辐射跃 迁，再发生 跃迁而得到荧光。 （2）共轭效应 实验证明，容易实现激发 的芳香族化合物 容易发生荧光，增加体系的共轭度荧光效率一般
单线态和三线态讲解学习-2022年学习资料
3刚性平面结构-实验发现，多数具有刚性平面结构的-有机分子具有强烈的荧光。-因为这种结构可以减少分子的振动 -使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用-减少，也就减少了碰撞去活的可能性。-荧光素-酚酞
4取代基效应-给电子基团，荧光增强-OH、OR、CN、NH-产生了p-π 共轭作用，增强了π 电子共轭程度，使 低-激发单重态与基态之间的跃迁几率增大。-芳环上-吸电子基团-减弱甚至会猝灭荧光-如-C00H、-NO、=0、卤素-卤素取代基随原子序数的增加而荧光降低-在重原子中，能级之间的交叉现象比较严重，因此容易发-生自 轨道的相互作用，增加了由单重态转化为三重态的速-20
原子吸收-原子光谱-原子发射-原子荧光-光谱分析-紫外-可见光谱-分子吸收-分子光谱-红外光谱-分子发光-
第二章-分子发光分析-分子一吸收能量-一激发为激发态一释放出能量一基态-辐射跃迁-非辐射跃迁-电能化学能能-光的形式释放-以热的形式释放-称为“发光”-光致发光-荧光-磷光-化学发光-2
分子荧光分析法-一、基本原理-一荧光和磷光的产生-从分子结构理论来讨论-振动能级-电子所处的能级-分子中电 -转动能级-的能量状态-S=0,J=1单重态S表示-所有电子都是自旋配对的-电子的多重态-大多数基态分子都 于单重态-J=2S+1-S=1,J=3三重态T表示-S:为各电子自旋量子-电子在跃迁过程中伴随着-数的代数 -自旋方向的变化（自旋平行）
在荧光的产生过程中，由于存在各种形-式的无辐射跃迁，损失能量，所以它们的-最大发射波长都向长波方向移动，以 光-波长的移动最多，而且它的强度也相对较-弱。-13
A-F-200-300-400-500-A/nm-奈的数发光谐、荧光和麟光光谐-14
激发光谱与发射光谱的关系-a.Stokes位移-激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比-激发光 的长，振动弛豫消耗了能量。-b.发射光谱的形状与激发波长无关-电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量 如能级-图入2，入，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 -c.镜像规则-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。-15
第18章光化学反应
第十八章 光化学反应
• 红移 • 蓝移 溶剂的极性增大通常使n→π 跃迁向蓝移， 溶剂的极性增大通常使n→π* 跃迁向蓝移，使π→π* 跃迁向红 跃迁的解释是溶剂的氢和基态能量较低C=O基 移。对n→π* 跃迁的解释是溶剂的氢和基态能量较低C=O基 的氧之间的氢键与激发态的C=O基的氧和溶剂中的氢之间形 的氧之间的氢键与激发态的C=O基的氧和溶剂中的氢之间形 成的氢键是不一样的，所以激发要更多的能量。 成的氢键是不一样的，所以激发要更多的能量。 发色团是使分子吸收光的基团。 发色团是使分子吸收光的基团。在可见光或紫外光中的发色 团的例子是羰基、 氮双键、苯基和硝基。 团的例子是羰基、氮-氮双键、苯基和硝基。在远紫外区里 超过200 nm）某些发色团是烯基、炔基、氯和羟基。 （超过200 nm）某些发色团是烯基、炔基、氯和羟基。 助色团是表现（通过共振） 助色团是表现（通过共振）而且通常是加强处于同一分子中 发色团的吸收的基团。如氯、 发色团的吸收的基团。如氯、羟基和氨基一般被看作是助色 团。
光化学都是三线态化学。 光化学都是三线态化学。 • 醛、酮在230~330 nm区吸收。 酮在230~330 nm区吸收 区吸收。
• 醛（但一般不是酮）也能这样分解： 但一般不是酮）也能这样分解：
第十八章 光化学反应
第十八章 光化学反应
第十八章 光化学反应
• 当邻硝基苯甲醛被照射时，产生邻亚硝基苯甲酸。 当邻硝基苯甲醛被照射时，产生邻亚硝基苯甲酸。
• 光化学顺反异构
第十八章 光化学反应
第十八章 光化学反应
• 当二苯甲酮在异丙醇中照射时，起初形成的S1态横移到T1态， 当二苯甲酮在异丙醇中照射时，起初形成的S 态横移到T T1态提取溶剂中的氢产生羰游离基1。1又提取另一氢产生二 态提取溶剂中的氢产生羰游离基1 苯甲基醇（ 或二聚成苯频哪醇（ 苯甲基醇（2）或二聚成苯频哪醇（3）：
单线态和三线态课件
PART 04
单线态和三线态的应用
发光二极管
总结词
单线态和三线态在发光二极管中起着重要的作用，它 们决定了二极管的发光效率和稳定性。
环保能源的开发与利用
要点一
总结词
环保能源的开发与利用是单线态和三线态领域的必然趋势， 将为解决全球气候变化问题作出重要贡献。
要点二
详细描述
随着全球气候变化问题的日益严重，环保能源的开发与利 用已成为各国政府和科研机构的重点发展方向。单线态和 三线态技术作为一种清洁、高效的能源利用方式，在太阳 能、风能等可再生能源的转化和利用方面具有广阔的应用 前景。通过提高能源利用效率和降低环境污染，单线态和 三线态技术将为解决全球气候变化问题作出重要贡献。
光电器件
光电器件是一种能够将光能转换为电 能的电子器件，如光电二极管、光电 晶体管等。它们广泛应用于各种光检 测、光通信和自动化控制等领域。
电能转换为光能
发光二极管
发光二极管是一种能够将电能转换为光能的电子器件，其工作原理是电子与空穴在半导体中结合时释放出能量， 以光子的形式释放出来。发光二极管具有高效、耐用、响应速度快等优点，广泛应用于显示面板、照明等领域。
PART 05
单线态和三线态的未来发 展
新型材料的研究与应用
总结词
新型材料在单线态和三线态领域具有广 阔的应用前景，将为未来能源和环境领 域的发展提供有力支持。
VS
详细描述
随着科技的不断进步，新型材料如碳纳米 管、二维材料和金属有机框架等在单线态 和三线态领域的应用逐渐受到关注。这些 材料具有优异的物理、化学和电学性能， 能够提高能量转换效率和稳定性，降低成 本，为单线态和三线态技术的发展提供新 的可能性。
单线态和三线态
整理得：
If =2.3 I0 kbc 当入射光强度I0 和b一定时，上式为：
If = K c 即荧光强度与荧光物质的浓度成之正比， 但这种线性关系只有在极稀的溶液中，
当 kbc0.05时才成立。 对于较浓溶液，由于猝灭现象和自吸收等原因，使荧光强度和浓度不呈线性关系。
间接发光是被测物A或B，通过化学反应生成初始激发态产 物C* ， C* 不直接发光，而是将其能量转移给F，使F跃迁 回基态，产生发光。
A + B C* + D C*+F F* + E F* F + h
2. 气相化学发光和液相化学发光 （1）气相化学发光
化学发光反应在气相中进行 主要有O3、NO、S的化学发光反应，可用于监测空气中的 O3、NO、SO2、H2S、CO、NO2等
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，仍可持续一段时间。
S0 吸光1
吸光2
磷光
荧光3
磷光
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”。 荧光与磷光的根本区别：
S：为各电子自旋量子 数的代数和
振动能级
转动能级 S=0, J=1 单重态S表示 （所有电子都是自旋配对的） 大多数基态分子都处于单重态
S=1, J=3
三重态 T表示
电子在跃迁过程中伴随着
自旋方向的变化（自旋平行）
基态单重态S
激发态单重态S
激发态三重态T
激发单重态S与激发三重态T的不同点： ⑴ S是抗磁分子，T是顺磁分子
单线态和三线态(共48张PPT)
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激发光谱与发射光谱的关系 a. Stokes位移
激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的 长，振动弛豫消耗了能量。 b. 发射光谱的形状与激发波长无关
即发光总强度与被测物浓度成线性： S=0, J=1 单重态S表示
电子的多重态 大多数基态分子都处于单重态
大多数基态分子都处于单重态 剂瓶中，置阴凉处保存
J=2S+1
将其溶解于少量的5%HAc中，转移至1L容量瓶中用5%HAc
S=1, J=3 三重态 T表示
S：为各电子自旋量子
电子在跃迁过程中伴随着
数的代数和
电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级图 2
, 1)，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 c. 镜像规则
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。
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（三）荧光的影响因素
分子产生荧光必须具备两个条件：
① 分子必须具有与所照射的辐射频率 (紫外-可见光）相适应的结构（共轭双键）， 才能吸收激发光； ② 吸收了与其本身特征频率相同的能
被测物使荧光熄灭
气相化学发光和液相化学发光
即可绘制荧光发射光谱曲线
荧光猝灭法 kf为荧光发射过程的速率常数（与化学结构有关）
方法 增加试样的刚性:
低温冷冻
由荧光强度降低的强度来测定被测
间接发光是被测物A或B，通过化学反应生成初始激发态产
发生振动弛豫的时间为10-12s数量级。
物的含量
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第二章-分子发光分析-分子一吸收能量-一激发为激发态一释放出能量一基态-辐射跃迁-非辐射跃迁-电能化学能能-光的形式释放-以热的形式释放-称为“发光”-光致发光-荧光-磷光-化学发光-2
分子荧光分析法-一、基本原理-一荧光和磷光的产生-从分子结构理论来讨论-振动能级-电子所处的能级-分子中电 -转动能级-的能量状态-S=0,J=1单重态S表示-所有电子都是自旋配对的-电子的多重态-大多数基态分子都 于单重态-J=2S+1-S=1,J=3三重态T表示-S:为各电子自旋量子-电子在跃迁过程中伴随着-数的代数 -自旋方向的变化（自旋平行）
系间窜跃：-S1-S2-T-指不同多重态间-的无辐射跃迁，-例如S1→T1就是一-种系间窜跃。-通常，发生 间-窜跃时，电子由S-So-的较低振动能级转-吸光-吸光2-移至T的较高振动-荧光入3-能级处。-8
辐射能量传递过程-荧光发射：-电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态-得到最大波长为入3的荧光-S2-T 由图可见，发射荧光的能量-比分子吸收的能量小-入3>入2>入1-So-吸光入-吸光2-荧光3-9
基态单重态S-激发态单重态S-激发态三重态T-激发单重态S与激发三重态T的不同点：-1S是抗磁分子，T是顺 分子-2t=10-8s,t=104~1s;发光速度很慢-3基态单重态到激发单重态的激发为允许跃迁，-基态单 态到激发三重态的激发为禁阻跃迁；-4激发三重态的能量较激发单重态的能量低
2.分子内的光物理过程-单重态-远动地晚-内转换-三重东-=0-bEZI-Ta-寸-以=0-2u=0-Ti ￥=0-I0-ii 1i-111-So-2=0-荧光-外转换-磷光-痘动地膝-发-熄灭-荧光和磷光体系能级 -其中S。、S和S2分别表示分子的基态、第一和第二电子激发的单重态-T和T,则分别表示分子的第一和第二电子 发的三重态。-V=0、1、2、3、.…表示基态和激发态的振动能级。-5
单线态和三线态讲解学习
2. 荧光与有机化合物结构的关系 （1）跃迁类型
实验证明，对于大多数荧光物质，首先经历 激发，然后经过振动弛豫或其他无辐射跃 迁，再发生 跃迁而得到荧光。 （2）共轭效应 实验证明，容易实现激发 的芳香族化合物 容易发生荧光，增加体系的共轭度荧光效率一般 也将增大，主要是由于增大荧光物质的摩尔吸光 系数，有利于产生更多的激发态分子
激发态三重态T
激发单重态S与激发三重态T的不同点： ⑴ S是抗磁分子，T是顺磁分子
⑵ tS = 10-8s, tT = 10-4～1s；(发光速度很慢) ⑶ 基态单重态到激发单重态的激发为允许跃迁，
基态单重态到激发三重态的激发为禁阻跃迁； ⑷ 激发三重态的能量较激发单重态的能量低
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2．分子内的光物理过程
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(3) 刚性平面结构 实验发现，多数具有刚性平面结构的 有机分子具有强烈的荧光。
因为这种结构可以减少分子的振动， 使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用 减少，也就减少了碰 撞去活的可能性。
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（4）取代基效应
给电子基团，荧光增强（-OH、-OR、-CN、-NH2）
芳环上 取代基
产生了p-共轭作用，增强了电子共轭程度，使最低 激发单重态与基态之间的跃迁几率增大。
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(二 )荧光的激发光谱和发射光谱
激发光谱:(ex)
以不同波长的入射光激发荧光物质,在荧 光最强的波长处测量荧光强度 即以激发光波长为横坐标,以荧光强度为 纵坐标绘制曲线即可得到激发光谱曲线。
发射光谱：(em)
固定激发光波长（最大） 然后测定不同的波长时所发射的荧光强度 即可绘制荧光发射光谱曲线
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的较高振动 能级处。
三线态与单线态氧气
三线态与单线态氧气引言氧气（O2）作为地球大气中含量最多的元素之一，具有广泛的应用领域。
在常温和常压下，氧气通常以三线态（triplet state）和单线态（singlet state）的形式存在。
理解三线态和单线态氧气的特性对于深入研究氧气的性质以及它在生物、化学和物理领域中的应用至关重要。
三线态氧气三线态氧气是氧气分子的一个电子构型状态，符号为^3O2。
它是一种自由基，具有两个未配对的电子自旋（spin）处于相同方向。
由于电子自旋的相互作用，三线态氧气具有相对较长的寿命。
电子自旋的同向排列使得三线态氧气具有较强的磁性，对外磁场敏感。
在生物体内，三线态氧气是一种高度活性的物质。
它可以与生物分子（如DNA、脂质和蛋白质）发生反应，并造成氧化损伤。
这种损伤与细胞的老化、疾病的发生和发展密切相关。
然而，三线态氧气在医学和生物技术领域也具有重要的应用，例如光动力疗法和免疫反应调节。
单线态氧气单线态氧气是另一种氧气分子的电子构型状态，符号为^1O2。
在单线态氧气中，一个电子自旋向上，另一个电子自旋向下，即两个电子自旋相互抵消。
由于这种抵消效应，单线态氧气的寿命相对较短，容易与其他物质发生反应。
单线态氧气具有较高的能量，是一种高度活性的分子。
它可以通过光激发、电子碰撞、化学反应等方式产生。
在医学和生物技术领域，单线态氧气通常用作一种氧化剂，能够在癌细胞疗法、细菌灭活、除臭和杀菌等方面发挥重要作用。
此外，单线态氧气还被广泛应用于光敏化学和光催化反应。
三线态与单线态氧气的转换三线态氧气可以通过不同途径转化为单线态氧气。
其中最常见的反应是通过能量传递过程，即三线态氧气将能量传递给其他物质，使其处于激发状态，并生成单线态氧气。
此外，三线态氧气还可以通过化学反应与其他物质直接反应，生成单线态氧气。
这些转换反应对于理解氧气在生物体内的活性和毒性至关重要，并且对于药物设计和生物治疗等方面具有重要意义。
应用领域三线态和单线态氧气在各个领域都有重要的应用。
单线态和三线态
单线态与三线态就是指分子得激发态。
大多数分子含有偶数电子,在基态时,这些电子成对地存在于各个原子或分子轨道中,成对自旋,方向相反,电子净自旋等于零:Ｓ= 1/2 ＋(- 1/2 )=０,其多重性Ｍ=２S＋1=1 (Ｍ为磁量子数),因此,分子就是抗(反)磁性得,其能级不受外界磁场影响而分裂,称“单线态”;当基态分子得一个成对电子吸收光辐射后,被激发跃迁到能量较高得轨道上,通常它得自旋方向不改变,即？S=0,则激发态仍就是单线态,即“单线(重)激发态”;
如果电子在跃迁过程中,还伴随着自旋方向得改变,这时便具有两个自旋不配对得电子,电子净自旋不等于零,而等于Ｓ=１／２＋1/2=１其多重性:M＝2S+1=3即分子在磁场中受到影响而产生能级分裂,这种受激态称为“三线(重)激发态”。
“三线激发态”比“单线激发态” 能量稍低。
但由于电子自旋方向得改变在光谱学上一般就是禁阻得,即跃迁几率非常小,只相当于单线态→单线态过程得10-6~10-7。
当激发态得分子通过振动驰豫--内转换--振动驰豫到达第一单线激发态得最低振动能级时,第一单线激发态最低振动能级得电子可通过发射辐射(光子)跃回到基态得不同振动能级,此过程称“荧光发射”。
如果荧光几率较高,则发射过程较快,需１０—８秒。
第一电子三线激发态最低振动能级得分子以发射辐射(光子)得形式回到基态得不同振动能级,此过程称为“磷光发射"。
发生过程较慢约１０—4~10秒。
单线态和三线态
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激发光谱与发射光谱的关系 a. Stokes位移
激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比激发光谱的长，振 动弛豫消耗了能量。
b. 发射光谱的形状与激发波长无关 电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级图 2 , 1)，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
c. 镜像规则 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。
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（三）荧光的影响因素 分子产生荧光必须具备两个条件： ① 分子必须具有与所照射的辐射频 率(紫外-可见光）相适应的结构 （共轭双键），才能吸收激发光； ② 吸收了与其本身特征频率相同的 能量之后，必须具有一定的荧光量 子产率。
化学发光反应在气相中进行 主要有O3、NO、S的化学发光反应，可用于监测空气中的 O3、NO、SO2、H2S、CO、NO2等
NO + O3 → NO2*
NO2* → NO2 + h
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（2）液相化学发光 化学发光反应在液相中进行
应用最多的发光试剂：鲁米诺（3-氨基苯二甲酰肼）； 鲁米诺在碱性溶液中与双氧水的反应过程：
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级 →基态， T1 → S0跃迁；
电子由S0进入T1的可能过程：（ S0 → T1禁阻跃迁）
增加试样的刚性:
低温冷冻
固体磷光法：
吸附于固相载体（滤纸）
分子缔合物的形成：
加入表面活性剂等
重原子效应：
加入含重原子的物质，如银盐等
敏化磷光：
通过能量转移产生磷光
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磷光分析仪器
荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。 在有荧光发射的同时测量磷光
单线态和三线态
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生物发光
生物发光是化学发光中的一类，特指在生物体内通过 化学反应产生的发光现象，主要由酶来催化产生的。 多种细菌、昆虫、鱼类等均能发光
被测物本身有荧光
直接荧光法
被测物与试剂反应后
F与物质的 浓度成正比
被测物使荧光熄灭
方法
荧光猝灭法
由荧光强度降低的强度来测定被测物的含量
某些阴离子夺取金属络合物中金属
间接荧光法 离子，而释放出能发荧光的配位体
催化荧光法
反应速度慢，荧光微弱，难测定
金属离子将加速反应进行
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磷光分析法
1．如何获得较强的磷光
（3）发光持续时间较长，反应持续进行
发光反应如果存在于生物体(萤火虫)中，称生物发光
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化学发光效率
发射光子的分子数
cl 参加反应的分子数 ce em
化学效率：
激发态分子数
ce 参加反应分子数
化学反应所决定
发光效率：
产生光子数
em 激发态分子数
化学发光强度(单位时间发射的光量子数)：
激发光谱:(ex) 以不同波长的入射光激发荧光物质,在荧 光最强的波长处测量荧光强度 即以激发光波长为横坐标,以荧光强度为 纵坐标绘制曲线即可得到激发光谱曲线。
发射光谱：(em)
固定激发光波长（最大） 然后测定不同的波长时所发射的荧光强度 即可绘制荧光发射光谱曲线
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在荧光的产生过程中，由于存在各种形 式的无辐射跃迁，损失能量，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。
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三、分子荧光分析法及其应用
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单线态和三线态 Revised by Petrel at 2021
单线态和三线态是指分子的激发态。
大多数分子含有偶数电子，在基态时，这些电子成对地存在于各个原子或分子轨道中，成对自旋，方向相反，电子净自旋等于零：S=1/2+(-1/2)=0，其多重性M=2S+1=1(M为磁量子数)，因此，分子是抗（反）磁性的，其能级不受外界磁场影响而分裂，称“单线态”；当基态分子的一个成对电子吸收光辐射后，被激发跃迁到能量较高的轨道上，通常它的自旋方向不改变，即S=0，则激发态仍是单线态，即“单线(重)激发态”；
如果电子在跃迁过程中，还伴随着自旋方向的改变，这时便具有两个自旋不配对的电子，电子净自旋不等于零，而等于S=1/2+1/2=1其多重性：
M=2S+1=3即分子在磁场中受到影响而产生能级分裂，这种受激态称为“三线(重)激发态”。
“三线激发态”比“单线激发态”能量稍低。
但由于电子自旋方向的改变在光谱学上一般是禁阻的，即跃迁几率非常小，只相当于单线态→单线态过程的10-6~10-7。
当激发态的分子通过振动驰豫--内转换--振动驰豫到达第一单线激发态的最低振动能级时，第一单线激发态最低振动能级的电子可通过发射辐射（光子）跃回到基态的不同振动能级，此过程称“荧光发射”。
如果荧光几率较高，则发射过程较快，需10-8秒。
第一电子三线激发态最低振动能级的分子以发射辐射（光子）的形式回到基态的不同振动能级，此过程称为“磷光发射”。
发生过程较慢约10-4~10秒。