熒光技術

熒光，是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的波長長的出射光（通常波長在可見光波段，且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失）。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。

光照射到某些原子時，光的能量使原子核周圍的一些電子由原來的軌道躍遷到了能量更高的軌道，即從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)單線態(tài)或第二激發(fā)單線態(tài)等。第一激發(fā)單線態(tài)或第二激發(fā)單線態(tài)等是不穩(wěn)定的，所以會恢復基態(tài)，當電子由第一激發(fā)單線態(tài)恢復到基態(tài)時，能量會以光的形式釋放，所以產(chǎn)生熒光。

另外有一些物質(zhì)在入射光撤去后仍能較長時間發(fā)光，這種現(xiàn)象稱為余輝。在日常生活中，人們通常廣義地把各種微弱的光亮都稱為熒光，而不去仔細追究和區(qū)分其發(fā)光原理。

熒光是物質(zhì)吸收光照或者其他電磁輻射后發(fā)出的光。大多數(shù)情況下，發(fā)光波長比吸收波長較長，能量更低。但是，當吸收強度較大時，可能發(fā)生雙光子吸收現(xiàn)象，導致輻射波長短于吸收波長的情況發(fā)生。當輻射波長與吸收波長相等時，即是共振熒光。常見的例子是物質(zhì)吸收紫外光，發(fā)出可見波段熒光，我們生活中的熒光燈就是這個原理，涂覆在燈管的熒光粉吸收燈管中汞蒸氣發(fā)射的紫外光，而后由熒光粉發(fā)出可見光，實現(xiàn)人眼可見。

（1）激發(fā)光譜：發(fā)光材料在不同波長光的激發(fā)下，該材料的某一發(fā)光譜線與譜帶的強度或發(fā)光效率與激發(fā)光波長的關系。

（2）發(fā)射光譜：發(fā)光材料在某一激發(fā)光的激發(fā)下，其不同波長的發(fā)光強度的強弱變化。

（3）熒光強度：熒光強度與該種物質(zhì)的熒光量子產(chǎn)率、消光系數(shù)以及含量等因素有關。

（4）熒光量子產(chǎn)率Q：量子產(chǎn)率表示物質(zhì)將吸收的光能轉化為熒光的本領，是熒光物質(zhì)發(fā)出光子數(shù)與吸收光子數(shù)的比值。

（5）斯托克司(Stokes)位移：斯托克司位移為最大熒光發(fā)射波長與最大吸收波長之差。

（6）熒光壽命：當一束光激發(fā)熒光物質(zhì)時，熒光物質(zhì)的分子吸收能量后從基態(tài)躍遷到某一激發(fā)態(tài)，再以輻射的形式發(fā)出熒光回到基態(tài)，激發(fā)停止時，分子的熒光強度降低到激發(fā)時最大強度的1/e時所需的時間為熒光壽命。

光照射物質(zhì)時，光子打到分子上，大約在10-15秒內(nèi)被吸收，原來處于基態(tài)的電子被激發(fā)到較高的能級，從而使分子處在激發(fā)態(tài)。此后，激發(fā)態(tài)分子通過內(nèi)轉換過程把部分能量轉移給周圍分子，使較高激發(fā)態(tài)的電子很快回到最低激發(fā)態(tài)的最低振動能級（亦稱第一單線態(tài)）。處在第一單線態(tài)的分子的平均壽命是10^-8秒左右。如果這種分子通過發(fā)射出相應的光子而回到基態(tài)的各個不同的振動能級，即可產(chǎn)生熒光，根據(jù)回到的振動能級的不同，熒光的波長就不同，從而形成熒光發(fā)射帶光譜。由于發(fā)射熒光前已有一部分能量被消耗，所以發(fā)射熒光所相應的能量要比物質(zhì)吸收的光能量小，故而熒光的發(fā)射特征波長總比激發(fā)特征波長長。

物質(zhì)能否產(chǎn)生熒光，主要和物質(zhì)本身的結構及周圍介質(zhì)環(huán)境（如溶劑極性、pH值、溫度等）有關。

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【來源：光虎光學內(nèi)部培訓資料】