实验二 分子荧光光谱法

一 实验目的

1.理解并掌握荧光产生的机理。

2.学会测定不同浓度物质溶液的荧光激发光谱和发荧光射光谱。 3.了解影响荧光产生的几个主要因素。

二 实验原理

原子外层电子吸收光子后，由基态跃迁到激发态，再回到较低能级或者基态时，发射出一定波长的辐射，称为原子荧光。对于分子的能级激发态称为分子荧光，平时所说的荧光指分子荧光。 1.产生过程（如图1）

光吸收：荧光物质从基态跃迁到激发态。此时，荧光分子处于激发态。 内转换：处于电子激发态的分子由于内部的作用，以无辐射跃迁过渡到低的能级。

外转换：处于电子激发态的分子由于和溶剂以及其他分子的作用，以及能量转移，过渡到低的能级

荧光发射：如果不以内转换的方式回到基态，处于第一电子激发态最低振动能级的分子将以辐射的方式回到基态，平均寿命约为10ns左右。

系间转换：不同多重态,有重叠的转动能级间的非辐射跃迁。 振动驰豫：高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间。

图1

2.光谱特性

激发谱：固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射的荧光强度与激发光波长的关系曲线 。激发光谱曲线的最高处，处于激发态的分子最多，荧光强度最大。

发射谱：固定激发波长，发射强度与发射波长的关系。

1) Stokes位移：激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比

激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。

2) 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，吸收不

同波长的能量，产生不同吸收带，但均回到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。

3) 镜像规则：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。 4) 荧光寿命和荧光量子产率。

去掉激发光以后，荧光强度并不是立即消失，而是以指数形式衰减。定义荧光强度降低到激发状态最大荧光强度的1/e所需要的时间称为荧光寿命。荧光寿命是个很重要的参数，可以不再对荧光的绝对强度进行测量。

三 实验内容

1 获得罗丹明B和2-萘酚的激发光谱和荧光光谱。

2 比较罗丹明B和2-萘酚的荧光光谱, 思考光谱不同的原因。 3 确定未知样品中所含物质的种类及浓度 四 实验结果

1. 罗丹宁B的激发光谱和荧光光谱

选择 nm,将第二单色器固定到该波长上，对激发波长进行扫描，得到激发光谱图像。

罗丹明B7000060000S1 / R1 (CPS / MicroAmps)50000400003000020000100000200300400500600Wavelength (nm)

图2

得出激发光谱中最大波峰对应的波长为542nm

将激发光波长设置在激发光谱的峰值波长处，对被测样品照射，扫描荧光发射波长。得到荧光光谱

罗丹明B140000001200000010000000S1 (CPS)80000006000000400000020000000540560580600620640660680700720Wavelength (nm)

图3

得到荧光发射波长为564nm. 2. 1-萘酚的激发光谱和荧光光谱

将第二单色器固定在360nm, 对激发波长进行扫描，得到激发光谱图像。

1-萘酚400000350000S1 / R1 (CPS / MicroAmps)300000250000200000150000100000500000-50000200300400500600Wavelength (nm)

图4

得出激发光谱最大波峰对应的是296nm

将激发光波长设置在激发光谱的峰值波长处，对被测样品照射，扫描荧光发射波长。得到荧光光谱

1-萘酚140000001200000010000000S1 (CPS)80000006000000400000020000000300400500600700Wavelength (nm)