《分子荧光分析法》PPT课件
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分子荧光分析法
1.荧光效率
能发射荧光物质条件： ①物质分子在紫外-可见光区有较强吸收的特定结构。 ②分子必须有较高的荧光效率。 ③Фf=发射荧光的量子数/吸收激发光的量子数
第五章 分子荧光分析法
2.分子结构与荧光的关系 （1）共轭双键结构：芳环杂环化合物，含共轭双键
脂肪烃π-π激 （2）分子的刚性平面：效应增加，可使荧光效率增
标作图E荧-λ激 （2）荧光光谱：固定入激以λ荧为横坐标，E荧纵坐
标作图E荧-λ荧
第五章 分子荧光分析法
4．激发光谱和荧光光谱的关系： （1）荧光发射光谱不随激发波长而改变。只强度改
变。因此荧光光谱只有一个谱带。 （2）激发光谱和荧光光谱呈现镜像对称关系。
第五章 分子荧光分析法
二、分子结构与荧光关系
第五章 分子荧光分析法
2．荧光的产生：分子跃迁到较高能级后，以无辐射 跃迁的形式下降到第一电子激发态的最低振动 能级，以光的形式放出所吸收的能量，由第一 电子激发态的最低振动能级回到基态各振动能 级，这种光称为荧光。
3．激发光谱和荧光光谱：是定性和定量分析的基础 （1）激发光谱：固定入荧以λ激为横坐标，E荧纵坐
第五章 分子荧光分析法
第一节 基本原理
一、分子荧光的发生过程
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分子的激发态 （1）去活化过程：当分子吸收一定能量后，处于激
发态的分子不稳定，其电子以辐射跃迁或无辐射 跃迁释放出多余的能量回到基态，这个过程为分 子去活化过程。 （2）单线态：分子受辐射激发时，电子从最高占有 轨道跃迁到较高空轨道，受激电子自旋仍保持方 向相反，称激发单线态。 （3）三线态：受激电子自旋方向反转，电子自旋为 平行时是激发三线态。
构造：激发光源——单色器——样品池——单色 器——检测器等四部分
能发射荧光物质条件： ①物质分子在紫外-可见光区有较强吸收的特定结构。 ②分子必须有较高的荧光效率。 ③Фf=发射荧光的量子数/吸收激发光的量子数
第五章 分子荧光分析法
2.分子结构与荧光的关系 （1）共轭双键结构：芳环杂环化合物，含共轭双键
脂肪烃π-π激 （2）分子的刚性平面：效应增加，可使荧光效率增
标作图E荧-λ激 （2）荧光光谱：固定入激以λ荧为横坐标，E荧纵坐
标作图E荧-λ荧
第五章 分子荧光分析法
4．激发光谱和荧光光谱的关系： （1）荧光发射光谱不随激发波长而改变。只强度改
变。因此荧光光谱只有一个谱带。 （2）激发光谱和荧光光谱呈现镜像对称关系。
第五章 分子荧光分析法
二、分子结构与荧光关系
第五章 分子荧光分析法
2．荧光的产生：分子跃迁到较高能级后，以无辐射 跃迁的形式下降到第一电子激发态的最低振动 能级，以光的形式放出所吸收的能量，由第一 电子激发态的最低振动能级回到基态各振动能 级，这种光称为荧光。
3．激发光谱和荧光光谱：是定性和定量分析的基础 （1）激发光谱：固定入荧以λ激为横坐标，E荧纵坐
第五章 分子荧光分析法
第一节 基本原理
一、分子荧光的发生过程
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分子的激发态 （1）去活化过程：当分子吸收一定能量后，处于激
发态的分子不稳定，其电子以辐射跃迁或无辐射 跃迁释放出多余的能量回到基态，这个过程为分 子去活化过程。 （2）单线态：分子受辐射激发时，电子从最高占有 轨道跃迁到较高空轨道，受激电子自旋仍保持方 向相反，称激发单线态。 （3）三线态：受激电子自旋方向反转，电子自旋为 平行时是激发三线态。
构造：激发光源——单色器——样品池——单色 器——检测器等四部分
《分子荧光分析法》PPT课件
• 磷光是来自最低激发三重态的辐射跃迁过 程所伴随的发光现象，发光过程的速率常 数小，激发寿命相比照较长。
16
复习： 荧光的产生
hv
基态分子
激发态
回到基态，如何回去？
17
分子的吸收情况 S2
T1 S1
S0
l2
l1
18
S2
S0 l2
振动弛豫：在同一电子能级〔激发态〕… T1
S1 特点：无辐射；速率快 〔10-14～10-12 s内完成〕
O Mg N
8-羟基喹啉镁
45
➢ 空间位阻使分子共平面性下降，荧光减弱。
SO3Na
H3C N CH3
H3C SO3Na N CH3
①1-二甲胺基萘-7-磺酸盐 ②1-二甲胺基萘-8-磺酸 盐
f＝0.75
f＝0.03
➢ 顺反异构体：反式分子有荧光，而顺式分子没 有荧光(位阻原因)。例如：1，2－二苯乙烯反 式有强烈荧光，而顺式无荧光。
• 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
12
➢无辐射失活
a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的 较高振动能级转至较低振动能级的过程，其 效率较高
b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振 动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级 的过程。
13
➢无辐射失活
c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间 发生相互碰撞而失去能量的过程。
─(CH=CH)2─
φ=0.28
─(CH=CH)3─
φ=0.68
32
2. 刚性构造和共平面效应
-O
O -O
C COO-
O
O
C COO-
酚酞(无荧光)
荧光黄
N O-
16
复习： 荧光的产生
hv
基态分子
激发态
回到基态，如何回去？
17
分子的吸收情况 S2
T1 S1
S0
l2
l1
18
S2
S0 l2
振动弛豫：在同一电子能级〔激发态〕… T1
S1 特点：无辐射；速率快 〔10-14～10-12 s内完成〕
O Mg N
8-羟基喹啉镁
45
➢ 空间位阻使分子共平面性下降，荧光减弱。
SO3Na
H3C N CH3
H3C SO3Na N CH3
①1-二甲胺基萘-7-磺酸盐 ②1-二甲胺基萘-8-磺酸 盐
f＝0.75
f＝0.03
➢ 顺反异构体：反式分子有荧光，而顺式分子没 有荧光(位阻原因)。例如：1，2－二苯乙烯反 式有强烈荧光，而顺式无荧光。
• 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
12
➢无辐射失活
a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的 较高振动能级转至较低振动能级的过程，其 效率较高
b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振 动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级 的过程。
13
➢无辐射失活
c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间 发生相互碰撞而失去能量的过程。
─(CH=CH)2─
φ=0.28
─(CH=CH)3─
φ=0.68
32
2. 刚性构造和共平面效应
-O
O -O
C COO-
O
O
C COO-
酚酞(无荧光)
荧光黄
N O-
第十三章-荧光分析法PPT课件
内部能量转换
当两个电子激发态之间的能量相差较小以至其振动能级有重叠 时，受激分子由高电子能级转移至低电子能级的过程。
.
6
荧光和磷光产生示意图
关于荧光
荧光的产生需经历两个过程：
吸收 发射
第一激发单重态的最低振动能级
振动驰豫 内部能量转换
.
8
例题
1. 所谓荧光，即某些物质经入射光照射后， 吸收了入射光的能量，从而辐射出比入射 光： A 波长长的光线 B 波长短的光线 C 能量大的光线 D 频率高的光线
.
24
三、影响荧光强度的外部因素
温度 溶剂 酸度 散射光
学习目的: 提高荧光分析的灵敏度和选择性
.
25
1 溶剂对荧光的影响
萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？ A 1－氯丙烷 B 1－溴丙烷 C 1－碘丙烷 D 1，2－二氯丙烷
1. 一般情况下，荧光波长随着溶剂极性的增强而长移， 荧光强度也增强。
OH N
C H2
芴φf 1.0
O N Mg1/2
.
21
（三）分子的刚性和共平面性
CH3
SO3Na
N
CH3 CH3
SO3NaN CH3
H CCH
H CC H
结论：在相同的长共轭分子中，分子的刚性和共 平面性越强，荧光效率越大，荧光波长长移
（四）取代基效应
给电子基团 －NH2、 －OH、－OCH3、－NHR、－NR2荧 光效率提高、荧光波长长移
•
• • • •
cx
cs
.
34
二、定量分析方法
2、比例法（对照法）
Fs F0 KCs
FxF0KCx
Cx
Fx Fs
当两个电子激发态之间的能量相差较小以至其振动能级有重叠 时，受激分子由高电子能级转移至低电子能级的过程。
.
6
荧光和磷光产生示意图
关于荧光
荧光的产生需经历两个过程：
吸收 发射
第一激发单重态的最低振动能级
振动驰豫 内部能量转换
.
8
例题
1. 所谓荧光，即某些物质经入射光照射后， 吸收了入射光的能量，从而辐射出比入射 光： A 波长长的光线 B 波长短的光线 C 能量大的光线 D 频率高的光线
.
24
三、影响荧光强度的外部因素
温度 溶剂 酸度 散射光
学习目的: 提高荧光分析的灵敏度和选择性
.
25
1 溶剂对荧光的影响
萘在下列哪种溶剂中的荧光强度最强？ A 1－氯丙烷 B 1－溴丙烷 C 1－碘丙烷 D 1，2－二氯丙烷
1. 一般情况下，荧光波长随着溶剂极性的增强而长移， 荧光强度也增强。
OH N
C H2
芴φf 1.0
O N Mg1/2
.
21
（三）分子的刚性和共平面性
CH3
SO3Na
N
CH3 CH3
SO3NaN CH3
H CCH
H CC H
结论：在相同的长共轭分子中，分子的刚性和共 平面性越强，荧光效率越大，荧光波长长移
（四）取代基效应
给电子基团 －NH2、 －OH、－OCH3、－NHR、－NR2荧 光效率提高、荧光波长长移
•
• • • •
cx
cs
.
34
二、定量分析方法
2、比例法（对照法）
Fs F0 KCs
FxF0KCx
Cx
Fx Fs
分子荧光分析法教学课件
应用领域与优势
应用领域
分子荧光分析法广泛应用于生物、医学、环境等领域，如生物体内的物质检测、医学诊断、环境污染物监测等。
优势
分子荧光分析法具有高灵敏度、高选择性、非破坏性等特点，能够实现快速、准确地检测物质，尤其适用于痕量 物质的检测。此外，荧光分析技术还可以与其他技术联用，如色谱分离技术、质谱技术等，进一步提高检测的准 确性和可靠性。
发展历程与现状
发展历程
分子荧光分析法自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段 ，包括荧光物质的发现、荧光分析技术的建立、荧光探针的 应用等。
现状
目前，分子荧光分析法已经成为一种广泛应用于生物、医学 、环境等领域的高灵敏度、高选择性的分析方法。随着技断提高。
将荧光分析法应用于生物、医学、环境等领域， 拓展其应用范围。
创新技术
不断探索新的荧光分析技术，提高检测效率和准 确性。
加强交叉融合
与化学、物理、生物等领域进行交叉融合，推动 荧光分析法的创新发展。
THANKS 感谢观看
微型化
将荧光分析法应用于微流控芯 片和纳米材料中，实现微型化
、便携式检测。
荧光分析法面临的挑战与机遇
挑战
荧光分析法的干扰因素较多，如光散 射、背景荧光等，需要克服这些干扰 以提高检测准确性。
机遇
随着新材料、新技术的不断涌现，荧 光分析法将有更多的应用领域和潜在 市场。
荧光分析法的未来发展方向
拓展应用领域
分子荧光分析法教学课件
• 分子荧光分析法概述 • 荧光分析法的基本原理 • 荧光分析法的分类 • 荧光分析法的实验技术
• 荧光分析法的应用实例 • 荧光分析法的未来展望
01 分子荧光分析法概述
定义与原理
《分子发光分析法》PPT课件
F
0.11 0.29
λexmax(nm) 205 286
λemmax (nm) 278 321
蒽
丁省
0.46
0.60
365
390
400
480
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7-2
戊省 0.52 580 640
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3.荧光与分子结构的关系
• 2）刚性平面结构 荧光物质的刚性和平面性增加，
有利于荧光发射。
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3. 荧光和磷光光谱的产生
（1）荧光：
S1或T1 发光 S0
当电子从第一激发单重态S1的最低振动 能级回到基态S0各振动能级所产生的光 辐射叫荧光
荧光是相同多重态间的允许跃迁，产生 速度快，10-9~10-6s，又叫快速荧光或瞬 时荧光，外部光源停止照射，荧光马上 猝灭
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7-2 提要 返10 回
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7-2 分子荧光分析法及其原理
• 一、分子荧光和磷光的产生
1.电子自旋状态的多重性
2. 无辐射跃迁
3. 荧光和磷光光谱的产生
二、分子荧光分析法的基本原理
1.激发光谱和荧光谱
2.荧光强度及其与浓度的关系
3.荧光与分子结构的关系
4.影响荧光强度的因素
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一、荧光和磷光光谱的产生(图)
• 具有不饱和基团的基态分子光照后，价 电子跃迁产生荧光和磷光
基态分子
光照激发
价电子跃迁到激发态
去激发光 * * n
基态
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7-2
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1. 电子自旋状态的多重性
• 单重态：用 “S0” 表示 • 当物质受光照射时，基态电子能级跃迁至
第七章-分子荧光法
第七章分子荧光分析法第一节概述物质的分子吸收一定的能量后，其电子从基态跃迁到激发态，如果在返回基态的过程中伴随有光辐射，这种现象称为分子发光（molecular luminescence），以此建立起来的分析方法，称为分子发光分析法。
物质因吸收光能激发而发光，称为光致发光（根据发光机理和过程的不同又可分为荧光和燐光）；因吸收电能激发而发光，称为电致发光；因吸收化学反应或生物体释放的能量激发而发光，称为化学发光或生物发光。
根据分子受激发光的类型、机理和性质的不同，分子发光分析法通常分为荧光分析法，燐光分析法和化学发光分析法。
荧光分析法历史悠久。
早在16世纪西班牙内科医生和植物学家N.Monardes，就发现含有一种称为“Lignum Nephriticum”的木头切片的水溶液中，呈现出极为可爱的天蓝色，但未能解释这种荧光现象。
直到1852年Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到它们能发射比入射光波长稍长的光，才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射的不同波长的光，从而导入了荧光是光发射的概念，并根据荧石发荧光的性质提出“荧光”这一术语，他还论述了Stokes 位移定律和荧光猝灭现象。
到19世纪末，人们已经知道了包括荧光素、曙红、多环芳烃等600多种荧光化合物。
近十几年来，由于激光、微处理机和电子学新成就等科学科术的引入，大大推动了荧光分析理论的进步，促进了诸如同步荧光测定、导数荧光测定、时间分辨荧光测定、相分辨荧光测定、荧光偏振测定、荧光免疫测定、低温荧光测定、固体表面荧光测定、荧光反应速率法、三维荧光光谱技术和荧光光纤化学传感器等荧光分析方面的发展，加速了各种新型荧光分析仪器的问世，进一步提高了分析方法的灵敏度、准确度和选择性，解决了生产和科研中的不少难题。
目前，分子发光分析法在生物化学，分子生物学，免疫学，环境科学以及农牧产品分析，卫生检验、工农业生产和科学研究等领域得到了广泛的应用。
分子荧光分析法简介课件
荧光光谱的测量
总结词
荧光光谱的测量是荧光分析中的重要环节，通过测量可以得到待测物的荧光发射光谱和 激发光谱。
详细描述
在测量荧光光谱时，需要使用光谱仪在特定的激发波长范围内扫描，记录待测物的荧光 发射光谱和激发光谱。同时，还需控制实验条件，如温度、溶剂等，以确保测量结果的
准确性和可靠性。
荧光量子产率的测定
荧光寿命的测定有助于了解荧光染料的发光 持续时间和能量衰减规律，有助于深入理解 荧光分析的原理和应用。
详细描述
荧光寿命的测定通常使用脉冲或时间相关偏 振光谱技术进行。通过测量染料在不同时间 点的荧光强度，可以计算出荧光寿命。该参 数对于优化实验条件、提高荧光分析的灵敏
度和特异性具有指导意义。
CHAPTER 05
CHAPTER 03
分子荧光分析法的分类
荧光分光光度法
总结词
一种常用的荧光分析方法，通过测量荧光光谱和荧光强度，对荧光物质进行定性和定量分析。
详细描述
荧光分光光度法基于荧光物质在不同波长光的激发下会发出不同波长的荧光原理，通过测量荧光光谱和荧光强度 ，可以确定荧光物质的成分和浓度。该方法具有高灵敏度、高选择性等优点，广泛应用于生物、医学、环境等领 域。
时间分辨荧光分析法
总结词
一种高灵敏度的荧光分析方法，通过测量荧光物质在不同时间点的荧光强度，对荧光物质进行定性和 定量分析。
详细描述
时间分辨荧光分析法利用荧光物质在不同时间点的荧光特性，通过测量不同时间点的荧光强度，可以 消除背景荧光的干扰，提高检测的灵敏度和准确性。该方法具有高灵敏度、高分辨率等优点，在生物 、医学、环境等领域有广泛应用。
分子荧光分析法的应用实例
在环境监测中的应用
相关主题
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16
复习： 荧光的产生
hv
基态分子
激发态
回到基态，如何回去？
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17
分子的吸收情况 S2
T1 S1
S0
l2
l1 精选课件ppt
18
S2
S0 l2
振动弛豫：在同一电子能级（激发态）…
T1 S1
特点：无辐射；速率快 （10-14～10-12 s内完成）
l1
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19
内转移（internal conversion) ：相同多 重性的两个电子能级之间的非辐射跃迁 S2
作了解释，并提出了“荧光”。 ➢ 1867年，首次用于分析测定。 ➢ 1928年，Jette和West提出第一台光电荧光计。 ➢ 1952年，商品荧光分光光度计出现。
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7
第一节 荧光分析法的基本原理 一、分子荧光 二、荧光与分子结构 三、影响荧光强度的外部因素
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8
一、分子荧光
强度进行物质鉴定和含量测定的方法。
➢ 分类：
分子荧光
待测物质
原子荧光
紫外-可见荧光
激发光的波长范围 红外荧光
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X射线荧光
4
荧光分析法的特点
➢ 灵敏度高：检测限0.0001 µg/mL,
比分光光度法高2～4个数量级。 （在黑背景下检测；光源的强度大）
➢ 选择性高：
适当选择激发光的波长和荧光测定的波长； 应用荧光寿命的差别 –时间分辨技术。
2
概念
处于基态的分子吸收能量被激发至激
发态，然后从不稳定的激发态释放能量返
回至基态。如果通过碰撞以热能或动能的
形式释放能量回到基态，称为无辐射跃迁；
如果是以辐射(发射光子)的形式回到基态，
此种现象称为光致发光。常见的光致发光
包括荧光和磷光。
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3
荧光分析法
➢ 定义：根据物质的荧光谱线位置及其
• 磷光：激发态分子从第一激发三重态T1的最低 振动能级回到基态S0所发出的辐射。
• 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
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12
➢无辐射失活
a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的 较高振动能级转至较低振动能级的过程，其 效率较高
b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振 动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级 的过程。
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25
激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间跨跃
吸 收
基态
外
荧
转
光
换
荧光寿命:
磷 光
10－9～10－7 s
磷光寿命:
10－4～10 s
振动驰豫
图11-2 荧光和磷光产生示意图
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26
（二）荧光的激发光谱和发射光谱
➢ 荧光物质分子都具有两个 特征光谱：激发光谱和发 射光谱（荧光光谱）。
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5
MFS与UV/Vis 法比较：
原理 灵敏度, 选择性
UV/Vis 吸收 10-5～10-6mol·L-1
MFS
发射 10-7～10-9 mol·L-1
I0
F
测定方法
I0
It
F
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6
➢ 1575年，西班牙医生N.Monardes发现。 ➢ 1852年，Sir George Stokes对荧光产生的机理
✓ 激发光谱：不同激发波长 的辐射引起物质发射某一 波长荧光的相对效率。
✓ 荧光光谱：在所发射的荧 光中各种波长组分的相对 强度。
图11-3 蒽的激发光谱和荧光光谱
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27
➢激发光谱和发射光谱 具有三个特点：
⑴ 斯托克斯位移，波长： 荧光＞激发光；
⑵荧光发射光谱的形状 与激发光波长无关；
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13
➢无辐射失活
c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间 发生相互碰撞而失去能量的过程。
d.系间跨越：激发态分子的电子自旋发生倒转 而使分子的多重态发生变化的过程。
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14
激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间跨跃
吸 收
基态
外
荧
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转
光
换
荧光寿命:
磷 光
10－9～10－7 s
T1
S1
S0
l2
l1
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20
S2
S0 l2
T1 S1
荧光发射 Fluorescence
l1精选课件ppt l3
21
l2 l3> l1 > l2
Only l3
l1
l3
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22
S2
S0 l2
Intersystem Crossing 系间跨跃 T1
S1
磷光发射 Phosphorescence
化学分析（Ⅱ）
第十一章 荧光分析法
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1
基本要求
➢掌握分子荧光的发生过程，激发光谱和发射光 谱，荧光光谱的特征，分子结构与荧光的关系； 影响荧光强度的因素，荧光定量分析方法。
➢熟悉分子从激发态返回基态的各种途径，荧光 寿命与荧光效率。
➢了解荧光分光光度计与其他荧光分析技术。
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⑶荧光光谱和激发光谱 大致成镜像关系。
图11-3 蒽的激发光谱和荧光光谱
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28
蒽的激发光谱(吸收光谱)和发射光谱(荧光光谱)
b0 b1 b2 b3
c3 c2 c1 c0
l1 精选课件ppt
l4 23
S0 l2
T1 S1
外转移 External Conversion
l1 精选课件ppt
24
复习
➢ 分子荧光的发生过程 基态分子
➢ 概念：基态、激发态（激发单重态S*、激发三
重态T*）
➢ 能量传递过程：
1、无辐射跃迁（振动弛豫、内转换、外转换、
系间跨越）
2、辐射跃迁（荧光、磷光）
（一）分子荧光的产生
1、分子的电子能级与激发过程
分子的多重性M: M=2s+1， s表示总自旋量子数， s=0时分子所处的电 子能态为单重态，用 S来表示； s=1时分子所处的电 子能态为三重态，用 T来表示；
精选课件ppt
9
2. 荧光的产生
光吸收过程 失活过程
发光失活
分子间能量转移失活
非辐射失活
磷光寿命:
10－4～10 s
振动驰豫
图11-2 荧光和磷光产生示意图
精选课件ppt
15
结论：
• 荧光是来自最低激发单重态的辐射跃迁过 程所伴随的发光现象，发光过程的速率常 数大，激发寿命短；
• 磷光是来自最低激发三重态的辐射跃迁过 程所伴随的发光现象，发光过程的速率常 数小，激发寿命相对比较长。
精选课件ppt
精选课件ppt
荧光 磷光
振动驰豫 内转换 外转换 系间跨跃
10
激发单重态
内转换
振动驰豫
激发三重态 系间跨跃
吸 收
基态
外
荧
转
光
换
荧光寿命:
磷 光
10－9～10－7 s
磷光寿命:
10－4～10 s
振动驰豫
图11-2 荧光和磷光产生示意图
精选课件ppt
11
➢辐射跃迁－发光失活
• 荧光：激发态分子从第一激发单线态S1的最低 振动能级回到基态S0所发出的辐射。