1、word近代物理實驗報告實驗4-1 熒光光譜【摘 要】激發態分子返回基態而產生光輻射的躍遷，稱為輻射躍遷，即熒光。本實驗利用RF-5301PC熒光分光光度計測量了不同濃度的維生素B2溶液的光譜特性。固定激發光波長，掃描發射光波長，得到熒光發射光譜；固定發射光波長，掃描激發光波長，得到熒光激發光譜。【關鍵詞】熒光，光譜，激發，發射原子外層電子吸收光子后，由基態躍遷到激發態，再回到較低能級或者基態時，發射出一定波長的輻射，稱為原子熒光。對于分子的能級激發態稱為分子熒光，平時所說的熒光指分子熒光。以物質發射的熒光強度與濃度之間的線性關系為依據進行定量分析及以熒光光譜的形狀和熒光峰對應的波長進行定性分

2、析的方法稱為熒光分析法。在熒光分析中，將熒光分為自然熒光和人工熒光，本實驗所述熒光為自然熒光，即無須經過處理，當受到激發光照射時就能產生熒光的現象。1、 實驗目的l 理解并掌握熒光產生的機理。 l 學會測定不同濃度物質溶液的熒光激發光譜和發熒光射光譜。l 了解影響熒光產生的幾個主要因素。二、實驗原理 原子外層電子吸收光子后，由基態躍遷到激發態，再回到較低能級或者基態時，發射出一定波長的輻射，稱為原子熒光。對于分子的能級激發態稱為分子熒光，平時所說的熒光指分子熒光。1.產生過程如圖1l 光吸收：熒光物質從基態躍遷到激發態。此時，熒光分子處于激發態。l 內轉換：處于電子激發態的分子由于內部的作用，

3、以無輻射躍遷過渡到低的能級。l 外轉換：處于電子激發態的分子由于和溶劑以及其他分子的作用，以及能量轉移，過渡到低的能級l 熒光發射：如果不以內轉換的方式回到基態，處于第一電子激發態最低振動能級的分子將以輻射的方式回到基態，平均壽命約為10ns左右。l 系間轉換：不同多重態,有重疊的轉動能級間的非輻射躍遷。l 振動馳豫：高振動能級至低相鄰振動能級間的躍遷。發生振動弛豫的時間。圖12.光譜特性n 激發譜：固定測量波長(選最大發射波長),化合物發射的熒光強度與激發光波長的關系曲線 。激發光譜曲線的最高處，處于激發態的分子最多，熒光強度最大。n 發射譜：固定激發波長，發射強度與發射波長的關系。 1)

4、Stokes位移：激發光譜與發射光譜之間的波長差值。發射光譜的波長比激發光譜的長，振動弛豫消耗了能量。2) 發射光譜的形狀與激發波長無關：電子躍遷到不同激發態能級，吸收不同波長的能量，產生不同吸收帶，但均回到第一激發單重態的最低振動能級再躍遷回到基態，產生波長一定的熒光。 3) 鏡像規那么：通常熒光發射光譜與它的吸收光譜與激發光譜形狀一樣成鏡像對稱關系。 4) 熒光壽命和熒光量子產率。 去掉激發光以后，熒光強度并不是立即消失，而是以指數形式衰減。定義熒光強度降低到激發狀態最大熒光強度的1/e所需要的時間稱為熒光壽命。熒光壽命是個很重要的參數，可以不再對熒光的絕對強度進行測量。熒光壽命方程：Q為

5、量子產率，為熒光發射速率，knr為非輻射轉移速率,n為熒光自然壽命.通常量子效率和波長相關，但生化的熒光通常和波長無關。3.影響熒光分析的幾個主要因素：n 樣品溫度的影響：降低體系溫度可以提高熒光量子產額。n 樣品的光化反響：光化反響使熒光強度降低。n 雜散光干擾：散射光來自激發光溶劑分子的散射瑞利散射或被小顆粒或氣泡的散射。通過在發射單色儀前和激發單色儀后插入相應的短波截止濾光片來消除。n 溶劑的影響：增加溶劑的極性，有利于熒光的產生。n 溶劑的拉曼散射光：當溶劑具有拉曼活性時，在激發光長波邊會出現類似熒光的拉曼散射峰。n 樣品濃度效應：濃度高時熒光強度下降，需要校正。n 樣品污染的影響：輕

6、微的污染都會影響測量的準確度。n 溶解氧的影響：溶解氧對一定樣品有明顯的熒光消光效應猝滅。n pH值的影響：弱酸或弱堿分子和它們的離子在電子構型上不同，是不同的型體，各具有特殊的熒光量子產額和熒光光譜3、 實驗內容和裝置實驗裝置如圖2。 圖2 圖3 激發單色儀將氙燈輸入的連續光譜分理出單色光輸出，作為激發光。激發光照射到樣品上，樣品發射的熒光那么由發射單色儀進一步分光并被光電倍增管PM2接收。PM1用于監控氙燈光源光強起伏。通過分束器獲得激發光強起伏信號，并反響到PM2電路中，這被稱為光源補償系統。RF-5301PC型分光光度計的光學系統示于圖3。實驗步驟：1. 制備樣品：配置不同濃度維生素B

7、2溶液：5µg/ml，10µg/ml，15µg/ml，20µg/ml，25µg/ml各10ml；2. 樣品的激發光譜特性：選擇400nm激發波長，對樣品照射，然后掃描熒光發射波長，檢測熒光發射峰值波長。然后將單色儀固定于峰值波長上，對激發波長進行掃描，得到激發光譜圖像；3. 樣品的發射光譜特性：激發光波長設置在激發光譜的峰值波長處，對被測樣品照射，掃描熒光發射波長。4、 數據處理和分析1. 維生素B2溶液濃度為5µg/ml 2. 維生素B2溶液濃度為10µg/ml3. 維生素B2溶液濃度為15µg/ml4. 維生素B2溶液濃度為20µg/ml5. 維生素B2溶液濃度為25µg/ml6. 當激發波長為400nm時，熒光發射光譜峰值強度與維生素B2溶液濃度的關系。【參考文獻】1陳國珍，熒光分析法第二版 科學出版社，19902祝