第3章 荧光分析法
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3.1.2 激发光谱与荧光(磷光)光谱 激发光谱与荧光(磷光)
任何荧光（磷光） 1、任何荧光（磷光）化合物都具有两个特 征光谱：激发光谱和发射光谱。 征光谱：激发光谱和发射光谱。 激发光谱：以激发光波长为横坐标， 激发光谱 ： 以激发光波长为横坐标 ， 荧光 磷光）强度为纵坐标作图， （ 磷光 ） 强度为纵坐标作图 ， 即得到荧光 磷光）化合物的激发光谱。 曲线I （磷光）化合物的激发光谱。（曲线I） 发射光谱： 发射光谱 ： 将激发光波长固定在最大激发 波长处，然后扫描发射波长， 波长处 ， 然后扫描发射波长 ， 测定不同发 射波长处的荧（ 光强度，即得到荧（ 射波长处的荧 （ 磷 ） 光强度 ， 即得到荧 （ 光发射光谱。 磷）光发射光谱。
荧光猝灭：荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。 的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。 荧光猝灭的形式很多，主要的类型包括: 荧光猝灭的形式很多，主要的类型包括: 碰撞猝灭、静态猝灭、转入三重态的猝灭、 碰撞猝灭、静态猝灭、转入三重态的猝灭、发生电荷转 移反应的猝灭、荧光物质的自猝灭等。 移反应的猝灭、荧光物质的自猝灭等。
16
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
17
3.1.3 荧光的产生与分子结构的关系
1. 分子产生荧光必须具备的条件 （1）具有合适的结构； ）具有合适的结构； （2）具有一定的荧光量子产率。 ）具有一定的荧光量子产率。 荧光量子产率（ 荧光量子产率（ϕ）：荧光物质发射光子数与吸收激 发光子数之比（当非辐射跃迁A返回基态的概率很小 发光子数之比（当非辐射跃迁 返回基态的概率很小 接近于1，在通常情况下， 总是小于1的 时， ϕ接近于 ，在通常情况下， ϕ总是小于 的）
2. 温度的影响
一般说来，大多数荧光物质的溶液随着温度的降低， 一般说来，大多数荧光物质的溶液随着温度的降低，荧 光效率和荧光强度将增加，相反，温度升高荧光效率将下。 光效率和荧光强度将增加，相反，温度升高荧光效率将下。
3. 溶液 溶液pH
带有酸性或碱性官能团的大多数芳香族化合物的荧光一 般都与溶液的pH有关 苯胺的荧光在pH10时比 有关。 时比pH3时强。 时强。 般都与溶液的 有关。苯胺的荧光在 时比 时强
第 3章 荧光分析法
分子发光
Molecular Luminescence
分子荧光光能而被激 发至较高能态，在返回基态时， 发至较高能态，在返回基态时，发 射出与吸收光波长相等或不等的辐 这种现象称为光致发光。 射，这种现象称为光致发光。 化学发光：化学反应中， 化学发光：化学反应中，产物分子 吸收了反应过程中释放的化学能而 被激发，在返回基态时发出光辐射。 被激发，在返回基态时发出光辐射。
10
非辐射能量传递过程
振动弛豫： 振动弛豫：激发态分子可能将过剩的振动能量以 热的形式传递给周围的分子，而自身从Sn的高振 热的形式传递给周围的分子，而自身从 的高振 动能层失活到该电子能级的最低振动能层上， 动能层失活到该电子能级的最低振动能层上，这 一过程称振动驰豫。 一过程称振动驰豫。 内转换：相同多重态间的一种无辐射跃迁过程。 内转换：相同多重态间的一种无辐射跃迁过程。 通过内转换和振动弛豫， 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。 子跃回第一激发单重态的最低振动能级。 外转换： 外转换：激发分子通过与溶剂或溶质间的相互作 用和能量转换而使荧光或磷光减弱甚至消失的过 程。 外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭” 外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。 系间跨越：不同多重态间的一种无辐射跃迁过程， 系间跨越：不同多重态间的一种无辐射跃迁过程， 它涉及受激电子自旋状态的改变。 它涉及受激电子自旋状态的改变。
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4. 内滤光作用和自吸现象
内滤光作用： 内滤光作用：溶液中若存在能吸收激发或荧光物质
所发射光能的物质，就会使荧光减弱， 所发射光能的物质，就会使荧光减弱，这种现象称为 内滤光作用” “内滤光作用”。
自吸现象：溶液浓度较大时，一部分荧光发射被自 自吸现象：溶液浓度较大时，
身吸收，产生自吸收而降低溶液的荧光强度。 身吸收，产生自吸收而降低溶液的荧光强度。
3
3.1 荧光分析的基本原理
3.1.1 分子荧光的产生过程 3.1.2 激发光谱与荧光光谱 3.1.3 荧光的产生与分子结构关系 3.1.4 影响荧光强度的因素
4
3.1.1 荧光的产生过程
1. 单重态和三重态
单重基态(singlet state)：自旋电子成对，自旋方向 电 单重基态 ：自旋电子成对，自旋方向↑↓,电 子自旋总和是零，光谱项的多重性为 子自旋总和是零，光谱项的多重性为 M=2s+1=2×0+1=1，以S0表示 表示; × ， 当基态电子激发到某高能级时, 将有两种激发态： 当基态电子激发到某高能级时 将有两种激发态： 即受激电子自旋相反与自旋平行: 、 。 即受激电子自旋相反与自旋平行 ↑↓、↑↑。自旋相反多 重性为1，称为激发单重态， 表示； 重性为 ，称为激发单重态，用S表示；自旋平行多重 表示 性为M=2×1+1=3，称为激发三重态（triplet state）用T 性为 ，称为激发三重态（ ） 5 表示
单重态和三重态
基态分子在受到紫外光、电能和化学等激发后， 基态分子在受到紫外光、电能和化学等激发后， 价电子从基态跃迁到高能级的分子轨道上称为电 子激发态。 子激发态。 分子中的价电子可以处在不同的自旋状态， 分子中的价电子可以处在不同的自旋状态，可用 电子自旋状态的多重性(Multiplicity)来描述。一 来描述。 电子自旋状态的多重性 来描述 个所有电子自旋都配对的分子的电子态称为单重 表示； 态(singlet state)，用S 表示；分子中的电子对的电 ， 子自旋平行的电子态称为三重态(triplet state)，用 子自旋平行的电子态称为三重态 ， T 表示。 表示。
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3.2 分子荧光与磷光分析法
3.2.1 仪器与结构流程 3.2.2 荧光分析法和应用 3.2.3 磷光分析法的应用
22
3.2.1 荧光分析仪器框图
光源 显示
激发单色器 I0 样品池 I1 F 发射单色器
信号处理
检测器
23
3.2.1 仪器结构流程
荧光仪器的四个部分组成：激发光源、 荧光仪器的四个部分组成：激发光源、 样品池、双单色器系统、检测器。 样品池、双单色器系统、检测器。 特殊点：有两个单色器， 特殊点：有两个单色器，光源与检测 器通常成直角。 器通常成直角。目的是消除入射光和 散射光的影响。 散射光的影响。
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2、光谱曲线
激发 ex max 发射 em max 磷光（ 磷光（phosphorescence） ） 特征： 特征： （1）Stokes位移 ） 位移 一般不影响em sp （2）ex一般不影响 ） 一般不影响 的形状 （3）吸收光谱与em sp的 ）吸收光谱与 的 镜像关系
13
荧光发射光谱 荧光激发光谱
化学发光 生物发光 散射光谱
2
荧光分析
荧光光谱定量分析是以物质所发射的 荧光强度与浓度之间的线性关系为依 据的方法， 据的方法，而定性分析是以荧光光谱 的形状和荧光峰对应的波长进行的分 析方法。 析方法。 这种利用荧光强度和波长进行的定量、 这种利用荧光强度和波长进行的定量、 定性分析方法称为荧光光谱法。 定性分析方法称为荧光光谱法。 以此建立起来的分析方法称为分子荧 光分析法。 光分析法。
24
3.2.1 仪器结构流程
光源：常用氙弧灯；高压汞灯是线状光源， 光源：常用氙弧灯；高压汞灯是线状光源，可 以发出313 365、 405、 436、 546的光 313、 的光； 以发出 313 、 365 、 405 、 436 、 546 的光 ； 染料 激光器的应用波长范围在330 1020nm 330nm， 激光器的应用波长范围在330-1020nm，即从近 紫外到近红外范围。 紫外到近红外范围。 单色器：一般为光栅和干涉滤光片， 单色器：一般为光栅和干涉滤光片，需要有两 一个用于选择激发光波长， 个，一个用于选择激发光波长，另一个用于分 离选择荧光发射波长。 离选择荧光发射波长。 检测器：光电管或光电倍增管。 检测器：光电管或光电倍增管。
发射的光量子数 ϕ= 吸收的光量子数
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2. 化合物的结构与荧光
（1）跃迁类型：π* → π的荧光效率高 ）跃迁类型： （2）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率 ）共轭效应： （3）刚性平面结构：可降低分子振动，减少与溶 ）刚性平面结构：可降低分子振动， 剂的相互作用，故具有很强的荧光。 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， 素和酚酞有相似结构，荧光素有很强的荧光 酚酞却没有。 ，酚酞却没有。 （4）取代基效应：芳环上有供电基，使荧光增强 ）取代基效应：芳环上有供电基，
磷光光谱
200
260 320 380 440 500 560 室温下菲的乙醇溶液荧（ 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
620
14
3、激发光谱与发射光谱的关系
a. Stokes位移 位移 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。 发射光 激发光谱与发射光谱之间的波长差值 。 谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。 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， 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 能量 如能级图λ 2 ,λ 1)，产生不同吸收带，但均回到 ，产生不同吸收带， 第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态， 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 。 产生波长一定的荧光 如λ ‘2 )。 c. 镜像规则 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（ 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。 谱形状一样）成镜像对称关系。
6
激发态
基态为单重态的分子具有最低的电子能， 基态为单重态的分子具有最低的电子能， 该状态用S 表示。 该状态用 0 表示。S0 态的一个电子受激跃 迁到与它最近的较高分子轨道上且不改变 自旋，即成为单重第一激发态S 。 自旋，即成为单重第一激发态 1。 如果电子在跃迁过程中改变了自旋方向， 如果电子在跃迁过程中改变了自旋方向， 使分子具有两个自旋平行的电子， 使分子具有两个自旋平行的电子，则该分 子便处于第一激发三重态T 子便处于第一激发三重态 1。
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3.1.4 影响荧光强度的因素
1. 溶剂的影响
同一种荧光物质溶于不同溶剂， 同一种荧光物质溶于不同溶剂，其荧光光谱的位置和 强度可能有明显不同。一般情况下， 强度可能有明显不同。一般情况下，随着溶剂的极性的增 荧光物质的π→π* 跃迁几率增加，荧光强度将增强， 加，荧光物质的π→π* 跃迁几率增加，荧光强度将增强， 荧光波长也发生红移。 荧光波长也发生红移。
内转换 振动弛豫 系间跨越
T1 发 射 荧 光
T2
外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
S0
λ1
λ2
λ ′2
λ3
9
辐射能量传递过程
荧光发射： 荧光发射：分子处于单重激发态的最低 振动能层时，发射光子返回基态， 振动能层时，发射光子返回基态，这一 过程称为荧光发射（ 跃迁）。 过程称为荧光发射（ S1→ S0跃迁）。 磷光发射：当受激分子降至 磷光发射：当受激分子降至S1 的最低振 动能级后，如果经系间跨越至T 动能级后，如果经系间跨越至 1 态，并 态的最低振动能级回到S 经T1 态的最低振动能级回到 0 态的各振 动能级， 动能级，此过程辐射的光称为磷光 跃迁）。 （ T1→ S0跃迁）。
7
2.激发态 2.激发态→基态的能量传递途径 激发态→
电子处于激发态是不稳定状态， 返回基态时， 电子处于激发态是不稳定状态 ， 返回基态时 ， 通过辐射跃迁(发光) 通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量
传递途径 辐射跃迁 无辐射跃迁
荧光
磷光 系间跨越 内转换 外转换
振动弛预
8
内转换 S2 S1 能 量 吸 收
15
镜像规则的解释
在吸收光谱中， 在吸收光谱中，S1 态的振动能级越高， 态的振动能级越高， 与S0 态间的能量差越 大，吸收峰的波长越 相反， 短；相反，在荧光光 谱中， 谱中，S0 态的振动能 级越高， 级越高，与S1 态间的 能量差越小， 能量差越小，产生荧 光的波长越长。因此， 光的波长越长。因此， 荧光光谱和吸收光谱 的形状虽相似， 的形状虽相似，却呈 镜像对称关系。 镜像对称关系。
3.1.2 激发光谱与荧光(磷光)光谱 激发光谱与荧光(磷光)
任何荧光（磷光） 1、任何荧光（磷光）化合物都具有两个特 征光谱：激发光谱和发射光谱。 征光谱：激发光谱和发射光谱。 激发光谱：以激发光波长为横坐标， 激发光谱 ： 以激发光波长为横坐标 ， 荧光 磷光）强度为纵坐标作图， （ 磷光 ） 强度为纵坐标作图 ， 即得到荧光 磷光）化合物的激发光谱。 曲线I （磷光）化合物的激发光谱。（曲线I） 发射光谱： 发射光谱 ： 将激发光波长固定在最大激发 波长处，然后扫描发射波长， 波长处 ， 然后扫描发射波长 ， 测定不同发 射波长处的荧（ 光强度，即得到荧（ 射波长处的荧 （ 磷 ） 光强度 ， 即得到荧 （ 光发射光谱。 磷）光发射光谱。
荧光猝灭：荧光物质分子与溶剂分子或其他溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。 的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧光猝灭。 荧光猝灭的形式很多，主要的类型包括: 荧光猝灭的形式很多，主要的类型包括: 碰撞猝灭、静态猝灭、转入三重态的猝灭、 碰撞猝灭、静态猝灭、转入三重态的猝灭、发生电荷转 移反应的猝灭、荧光物质的自猝灭等。 移反应的猝灭、荧光物质的自猝灭等。
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荧光激发光谱
荧光发射光谱
200
250
300
350
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蒽的激发光谱和荧光光谱
500 nm
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3.1.3 荧光的产生与分子结构的关系
1. 分子产生荧光必须具备的条件 （1）具有合适的结构； ）具有合适的结构； （2）具有一定的荧光量子产率。 ）具有一定的荧光量子产率。 荧光量子产率（ 荧光量子产率（ϕ）：荧光物质发射光子数与吸收激 发光子数之比（当非辐射跃迁A返回基态的概率很小 发光子数之比（当非辐射跃迁 返回基态的概率很小 接近于1，在通常情况下， 总是小于1的 时， ϕ接近于 ，在通常情况下， ϕ总是小于 的）
2. 温度的影响
一般说来，大多数荧光物质的溶液随着温度的降低， 一般说来，大多数荧光物质的溶液随着温度的降低，荧 光效率和荧光强度将增加，相反，温度升高荧光效率将下。 光效率和荧光强度将增加，相反，温度升高荧光效率将下。
3. 溶液 溶液pH
带有酸性或碱性官能团的大多数芳香族化合物的荧光一 般都与溶液的pH有关 苯胺的荧光在pH10时比 有关。 时比pH3时强。 时强。 般都与溶液的 有关。苯胺的荧光在 时比 时强
第 3章 荧光分析法
分子发光
Molecular Luminescence
分子荧光光能而被激 发至较高能态，在返回基态时， 发至较高能态，在返回基态时，发 射出与吸收光波长相等或不等的辐 这种现象称为光致发光。 射，这种现象称为光致发光。 化学发光：化学反应中， 化学发光：化学反应中，产物分子 吸收了反应过程中释放的化学能而 被激发，在返回基态时发出光辐射。 被激发，在返回基态时发出光辐射。
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非辐射能量传递过程
振动弛豫： 振动弛豫：激发态分子可能将过剩的振动能量以 热的形式传递给周围的分子，而自身从Sn的高振 热的形式传递给周围的分子，而自身从 的高振 动能层失活到该电子能级的最低振动能层上， 动能层失活到该电子能级的最低振动能层上，这 一过程称振动驰豫。 一过程称振动驰豫。 内转换：相同多重态间的一种无辐射跃迁过程。 内转换：相同多重态间的一种无辐射跃迁过程。 通过内转换和振动弛豫， 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。 子跃回第一激发单重态的最低振动能级。 外转换： 外转换：激发分子通过与溶剂或溶质间的相互作 用和能量转换而使荧光或磷光减弱甚至消失的过 程。 外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭” 外转换使荧光或磷光减弱或“猝灭”。 系间跨越：不同多重态间的一种无辐射跃迁过程， 系间跨越：不同多重态间的一种无辐射跃迁过程， 它涉及受激电子自旋状态的改变。 它涉及受激电子自旋状态的改变。
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4. 内滤光作用和自吸现象
内滤光作用： 内滤光作用：溶液中若存在能吸收激发或荧光物质
所发射光能的物质，就会使荧光减弱， 所发射光能的物质，就会使荧光减弱，这种现象称为 内滤光作用” “内滤光作用”。
自吸现象：溶液浓度较大时，一部分荧光发射被自 自吸现象：溶液浓度较大时，
身吸收，产生自吸收而降低溶液的荧光强度。 身吸收，产生自吸收而降低溶液的荧光强度。
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3.1 荧光分析的基本原理
3.1.1 分子荧光的产生过程 3.1.2 激发光谱与荧光光谱 3.1.3 荧光的产生与分子结构关系 3.1.4 影响荧光强度的因素
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3.1.1 荧光的产生过程
1. 单重态和三重态
单重基态(singlet state)：自旋电子成对，自旋方向 电 单重基态 ：自旋电子成对，自旋方向↑↓,电 子自旋总和是零，光谱项的多重性为 子自旋总和是零，光谱项的多重性为 M=2s+1=2×0+1=1，以S0表示 表示; × ， 当基态电子激发到某高能级时, 将有两种激发态： 当基态电子激发到某高能级时 将有两种激发态： 即受激电子自旋相反与自旋平行: 、 。 即受激电子自旋相反与自旋平行 ↑↓、↑↑。自旋相反多 重性为1，称为激发单重态， 表示； 重性为 ，称为激发单重态，用S表示；自旋平行多重 表示 性为M=2×1+1=3，称为激发三重态（triplet state）用T 性为 ，称为激发三重态（ ） 5 表示
单重态和三重态
基态分子在受到紫外光、电能和化学等激发后， 基态分子在受到紫外光、电能和化学等激发后， 价电子从基态跃迁到高能级的分子轨道上称为电 子激发态。 子激发态。 分子中的价电子可以处在不同的自旋状态， 分子中的价电子可以处在不同的自旋状态，可用 电子自旋状态的多重性(Multiplicity)来描述。一 来描述。 电子自旋状态的多重性 来描述 个所有电子自旋都配对的分子的电子态称为单重 表示； 态(singlet state)，用S 表示；分子中的电子对的电 ， 子自旋平行的电子态称为三重态(triplet state)，用 子自旋平行的电子态称为三重态 ， T 表示。 表示。
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3.2 分子荧光与磷光分析法
3.2.1 仪器与结构流程 3.2.2 荧光分析法和应用 3.2.3 磷光分析法的应用
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3.2.1 荧光分析仪器框图
光源 显示
激发单色器 I0 样品池 I1 F 发射单色器
信号处理
检测器
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3.2.1 仪器结构流程
荧光仪器的四个部分组成：激发光源、 荧光仪器的四个部分组成：激发光源、 样品池、双单色器系统、检测器。 样品池、双单色器系统、检测器。 特殊点：有两个单色器， 特殊点：有两个单色器，光源与检测 器通常成直角。 器通常成直角。目的是消除入射光和 散射光的影响。 散射光的影响。
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2、光谱曲线
激发 ex max 发射 em max 磷光（ 磷光（phosphorescence） ） 特征： 特征： （1）Stokes位移 ） 位移 一般不影响em sp （2）ex一般不影响 ） 一般不影响 的形状 （3）吸收光谱与em sp的 ）吸收光谱与 的 镜像关系
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荧光发射光谱 荧光激发光谱
化学发光 生物发光 散射光谱
2
荧光分析
荧光光谱定量分析是以物质所发射的 荧光强度与浓度之间的线性关系为依 据的方法， 据的方法，而定性分析是以荧光光谱 的形状和荧光峰对应的波长进行的分 析方法。 析方法。 这种利用荧光强度和波长进行的定量、 这种利用荧光强度和波长进行的定量、 定性分析方法称为荧光光谱法。 定性分析方法称为荧光光谱法。 以此建立起来的分析方法称为分子荧 光分析法。 光分析法。
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3.2.1 仪器结构流程
光源：常用氙弧灯；高压汞灯是线状光源， 光源：常用氙弧灯；高压汞灯是线状光源，可 以发出313 365、 405、 436、 546的光 313、 的光； 以发出 313 、 365 、 405 、 436 、 546 的光 ； 染料 激光器的应用波长范围在330 1020nm 330nm， 激光器的应用波长范围在330-1020nm，即从近 紫外到近红外范围。 紫外到近红外范围。 单色器：一般为光栅和干涉滤光片， 单色器：一般为光栅和干涉滤光片，需要有两 一个用于选择激发光波长， 个，一个用于选择激发光波长，另一个用于分 离选择荧光发射波长。 离选择荧光发射波长。 检测器：光电管或光电倍增管。 检测器：光电管或光电倍增管。
发射的光量子数 ϕ= 吸收的光量子数
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2. 化合物的结构与荧光
（1）跃迁类型：π* → π的荧光效率高 ）跃迁类型： （2）共轭效应：提高共轭度有利于增加荧光效率 ）共轭效应： （3）刚性平面结构：可降低分子振动，减少与溶 ）刚性平面结构：可降低分子振动， 剂的相互作用，故具有很强的荧光。 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， 素和酚酞有相似结构，荧光素有很强的荧光 酚酞却没有。 ，酚酞却没有。 （4）取代基效应：芳环上有供电基，使荧光增强 ）取代基效应：芳环上有供电基，
磷光光谱
200
260 320 380 440 500 560 室温下菲的乙醇溶液荧（ 室温下菲的乙醇溶液荧（磷）光光谱
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3、激发光谱与发射光谱的关系
a. Stokes位移 位移 激发光谱与发射光谱之间的波长差值。 发射光 激发光谱与发射光谱之间的波长差值 。 谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。 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， 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 能量 如能级图λ 2 ,λ 1)，产生不同吸收带，但均回到 ，产生不同吸收带， 第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态， 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 。 产生波长一定的荧光 如λ ‘2 )。 c. 镜像规则 通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（ 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。 谱形状一样）成镜像对称关系。
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激发态
基态为单重态的分子具有最低的电子能， 基态为单重态的分子具有最低的电子能， 该状态用S 表示。 该状态用 0 表示。S0 态的一个电子受激跃 迁到与它最近的较高分子轨道上且不改变 自旋，即成为单重第一激发态S 。 自旋，即成为单重第一激发态 1。 如果电子在跃迁过程中改变了自旋方向， 如果电子在跃迁过程中改变了自旋方向， 使分子具有两个自旋平行的电子， 使分子具有两个自旋平行的电子，则该分 子便处于第一激发三重态T 子便处于第一激发三重态 1。
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3.1.4 影响荧光强度的因素
1. 溶剂的影响
同一种荧光物质溶于不同溶剂， 同一种荧光物质溶于不同溶剂，其荧光光谱的位置和 强度可能有明显不同。一般情况下， 强度可能有明显不同。一般情况下，随着溶剂的极性的增 荧光物质的π→π* 跃迁几率增加，荧光强度将增强， 加，荧光物质的π→π* 跃迁几率增加，荧光强度将增强， 荧光波长也发生红移。 荧光波长也发生红移。
内转换 振动弛豫 系间跨越
T1 发 射 荧 光
T2
外转换
发 射 磷 振动弛豫 光
S0
λ1
λ2
λ ′2
λ3
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辐射能量传递过程
荧光发射： 荧光发射：分子处于单重激发态的最低 振动能层时，发射光子返回基态， 振动能层时，发射光子返回基态，这一 过程称为荧光发射（ 跃迁）。 过程称为荧光发射（ S1→ S0跃迁）。 磷光发射：当受激分子降至 磷光发射：当受激分子降至S1 的最低振 动能级后，如果经系间跨越至T 动能级后，如果经系间跨越至 1 态，并 态的最低振动能级回到S 经T1 态的最低振动能级回到 0 态的各振 动能级， 动能级，此过程辐射的光称为磷光 跃迁）。 （ T1→ S0跃迁）。
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2.激发态 2.激发态→基态的能量传递途径 激发态→
电子处于激发态是不稳定状态， 返回基态时， 电子处于激发态是不稳定状态 ， 返回基态时 ， 通过辐射跃迁(发光) 通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量
传递途径 辐射跃迁 无辐射跃迁
荧光
磷光 系间跨越 内转换 外转换
振动弛预
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内转换 S2 S1 能 量 吸 收
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镜像规则的解释
在吸收光谱中， 在吸收光谱中，S1 态的振动能级越高， 态的振动能级越高， 与S0 态间的能量差越 大，吸收峰的波长越 相反， 短；相反，在荧光光 谱中， 谱中，S0 态的振动能 级越高， 级越高，与S1 态间的 能量差越小， 能量差越小，产生荧 光的波长越长。因此， 光的波长越长。因此， 荧光光谱和吸收光谱 的形状虽相似， 的形状虽相似，却呈 镜像对称关系。 镜像对称关系。