卫生化学精品教学（中山大学）激发光谱与荧光光谱.docVIP

平面镜所成的像的大小和物体的大小相等，两者对于镜面来说是对称的，这种对称性叫做镜像对称。 书名: 《现代光学仪器分析选论》 华东师范大学出版社,1992年09月第1版. 作者: 严凤霞 王筱敏编著 当前第:218-221页 (二)荧光光谱(Emissionspectrum) 与激发光谱密切相关的是荧光光谱。保持激发光的波长和强度不变，然后扫描发射波长，以荧光强度对照着荧光波长所绘成的曲线称为该荧光物质的荧光光谱。荧光光谱表示该物质在不同波长处所发出的荧光相对强度。荧光发射显示了若干普遍的特性。 1．Stokes位移 在溶液中，荧光分子的发射相对于吸收位移到较长的波长，称Stokes位移。这显然是在激发和发射之间产生了能量损失。 周是受激分子通过振动弛豫而失去振动能，除此以外溶液中溶剂分子与受激分子的碰撞，也有能量的损失。 2．荧光发射光谱不随激发波长而改变 荧光物质发射荧光的另一特性是不管引起物质分子激发的波长是A真还是入：，荧光的波长都是A：(图6．1)。即 荧光发射光谱不随檄发波长而改变，反映在光谱图中就是具有一个吸收带与具有两个吸收带的不同物质，一般都发射一个荧光谱带(个别例外)。例如苝的苯溶液只具有一个吸收带而蒽乙醇溶液具有两个吸收带，但它们的荧光谱带，都只有一个(图6．4、图6．5)。 这是因为分子吸收了不同能量的光量子可由基态激发至几个不同的电子激发态，而具有几个吸收带。如蒽乙醇溶液的两个吸收带，一个最大吸收峰在250nm波长处，相应于从基态到第二电子激发态的跃迁；另一个最大吸收峰在350nm，相应于从基态到第一电子激发态的跃迁。由于较高激发态通过内部转换及振动弛豫回到第一电子激发态的效率是很高的，远大于由高能激发态直接发射光子的速度，故在荧光发射时，不论用哪一个波长的光辐射激发，电子都从第一电子激发态的最低振动能级降落至基态的各个不同振动能级，所以荧光光谱只出现一个荧光带。 图6．5蒽的乙醇溶液的荧光光谱(右)和吸收光谱(左) 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。这对苝特别明显(图6．4)。这种规则可用吸收光谱和荧光光谱形成的原理来解释。 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所致，所以其形状决定于第一电子激发态中能级的分布情况。荧光光谱是激发分子从第一电子激发态的最低振动能级降落至基态中各个不同能级所致，所以荧光光谱的形状决定于基态中能级的分布情况。基态中能级的分布和第一电子激发态中能级的分布的情况是类似的，因为荧光光谱的形状和吸收光谱极为相似。又因为由基态中最低振动能级跃迁至第一电子激发态各个振动能级的吸收峰中，第一电子激发态的振动能级越高，两个能级之间的差距越大，吸收峰的波长越短。与此相反，在相当于由第一电子激发态的最低振动能级降落至基态各个振动能级的荧光峰中，基态的振动能级越高，两个能级之间的差距越小，荧光峰的波长越长。另外，由于光吸收的瞬时特性，这个过程大约在10-15秒内发生，在这极 短的时间内原子核没有明显的位移，即电子与核之间的位置没有发生变化。其结果是，如果在吸收时，基态的零振动能级与激发态的第二个振动能级之间的跃迁几率最大，在发射中，对应的跃迁也最可能，吸收和发射的能量都最大(图6．6)。 镜像规则的例外情况也存在。例如联苯的吸收光谱没有振动结构，但发射光谱却存在着振动结构(图6．7)。相反吸收光谱比发射光谱的振动结构多是常常可观察到的。 钱小红 谢剑炜主编.现代仪器分析在生物医学研究中的应用.化学工业出版社,2003年09月第1版.188页 ①激发光谱的形状和吸收光谱的形状极为相似，这是因为物质分子吸收能量的过程就是它的激发过程。当然在激发光谱未进行校正寸，与吸收光谱可能有差别。 ②发射光谱的形状和激发光的波长无关(个别化合物例外)，这是因为荧光的产生是由第一电子单重激发态的最低振动能级开始的，而和荧光物质分子原来被激发到哪一个能级无关。 ③荧光光谱的形状和吸收光谱极为相似，且呈镜像对称关系(见图6-8)，因为吸收光谱中第一吸收带的形成是由于该物质分子由基态被激发至第一电子激发态中各个不同能级所致，所以其形状决定于第一电子激发态中能级的分布情况；荧光光谱的形成是由于激发分子从第一电子激发态中最低振动能级降落至基态中各个不同能级所致，所以其形状决定于基态中能级的分布情况。由于基态中能级的分布和第一电子激发态中能级的分布情况相类似，因此荧光曲冬帮19懈誓辔炉数X103／cm~1图6-8咔唑在正了醇(a)和正己烷(b)中的吸收光谱和荧光光谱188光谱的形状与吸收光谱极为相似。而且，因为在相应于由基态中最低振动能级跃迁到第一电子激发态各个振动能级而显示的吸收峰中，所在的第一电子激发态的振动能级越高，则两个能级的能量差就越大，亦即吸收峰的波长越短。与此