什么是熒光發(fā)射光譜?熒光發(fā)射光譜的工作原理?熒光發(fā)射光譜與激發(fā)光波長的關(guān)系是?

　　熒光發(fā)射光譜(Fluorescence Emission Spectrum)是一種用于研究熒光現(xiàn)象的光譜分析技術(shù)。在熒光發(fā)射光譜中，通過激發(fā)樣品中的熒光物質(zhì)，使其吸收能量后重新輻射出較長波長的熒光光子。通過分析熒光光子的能量和波長，可以獲得關(guān)于樣品中熒光物質(zhì)的信息，例如熒光物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、分子結(jié)構(gòu)以及環(huán)境中的影響等。

　　熒光發(fā)射光譜的實(shí)驗(yàn)裝置一般包括激發(fā)光源、樣品槽、單色器或光柵、光電探測(cè)器等。實(shí)驗(yàn)中，激發(fā)光源會(huì)產(chǎn)生高能量的激發(fā)光束，照射到樣品上，樣品中的熒光物質(zhì)吸收光子，激發(fā)到高能級(jí)態(tài)。隨后，熒光物質(zhì)會(huì)從高能級(jí)態(tài)躍遷到較低能級(jí)態(tài)，釋放出熒光光子。這些熒光光子通過單色器或光柵分散為不同波長的光，然后由光電探測(cè)器檢測(cè)和記錄熒光強(qiáng)度。

　　熒光發(fā)射光譜在化學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。熒光物質(zhì)在許多生物分子、藥物、環(huán)境污染物等中普遍存在，因此熒光發(fā)射光譜可以用于藥物分析、生物分子探測(cè)、環(huán)境污染物檢測(cè)等研究。通過觀察熒光發(fā)射光譜，可以獲得豐富的信息，幫助科學(xué)家深入了解樣品的特性和結(jié)構(gòu)。

　　熒光發(fā)射光譜的工作原理基于分子的激發(fā)和熒光輻射過程。當(dāng)熒光物質(zhì)受到激發(fā)光的照射時(shí)，其分子中的電子被激發(fā)到高能級(jí)態(tài)。隨后，這些高能級(jí)態(tài)的電子會(huì)經(jīng)歷非輻射躍遷，即電子在不發(fā)射光子的情況下返回到低能級(jí)態(tài)。

　　然而，并非所有的電子都會(huì)通過非輻射躍遷返回到低能級(jí)態(tài)，部分電子會(huì)通過輻射躍遷的過程釋放出熒光光子。這些熒光光子的能量對(duì)應(yīng)于熒光物質(zhì)分子內(nèi)部能級(jí)差。熒光發(fā)射光譜測(cè)量的就是這些熒光光子的能量和波長。

　　以下是熒光發(fā)射光譜的工作原理：

　　激發(fā)光源： 首先，采用合適的激發(fā)光源(通常是紫外光或藍(lán)光)照射待測(cè)樣品中的熒光物質(zhì)。這些光子具有足夠的能量，可以將熒光物質(zhì)中的電子激發(fā)到高能級(jí)態(tài)。

　　激發(fā)過程： 熒光物質(zhì)中的分子受到激發(fā)光的激發(fā)后，部分電子被激發(fā)到高能級(jí)態(tài)。這些高能級(jí)態(tài)的電子并不穩(wěn)定，它們會(huì)很快經(jīng)歷非輻射躍遷，通過震動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等過程失去能量，并回到低能級(jí)態(tài)。

　　熒光發(fā)射： 在非輻射躍遷的過程中，部分電子通過輻射躍遷的方式釋放出熒光光子。這些熒光光子的能量對(duì)應(yīng)于分子內(nèi)部能級(jí)差。不同熒光物質(zhì)有不同的能級(jí)結(jié)構(gòu)，因此其熒光光子的能量和波長也不同。

　　光譜分析： 熒光發(fā)射光譜分析會(huì)將這些熒光光子分散成不同波長的光，然后通過光電探測(cè)器來檢測(cè)和記錄熒光光子的強(qiáng)度。得到的光譜圖譜顯示了熒光光子的強(qiáng)度與波長的關(guān)系，即熒光發(fā)射光譜。

　　通過分析熒光發(fā)射光譜，可以獲得關(guān)于樣品中熒光物質(zhì)的信息，例如熒光峰的位置、強(qiáng)度和形狀，從而幫助研究熒光物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、結(jié)構(gòu)以及其它相關(guān)信息。

　　熒光發(fā)射光譜與激發(fā)光波長之間存在密切的關(guān)系，這被稱為斯托克斯位移(Stokes Shift)。斯托克斯位移是指熒光發(fā)射光譜中的熒光峰波長通常會(huì)比激發(fā)光的波長長。

　　在熒光發(fā)射光譜中，熒光物質(zhì)受到激發(fā)光的照射后，分子中的電子會(huì)被激發(fā)到高能級(jí)態(tài)。隨后，這些高能級(jí)態(tài)的電子通過非輻射躍遷的過程回到低能級(jí)態(tài)。在這個(gè)非輻射躍遷的過程中，部分電子會(huì)通過輻射躍遷的方式釋放出熒光光子，其能量對(duì)應(yīng)于分子內(nèi)部能級(jí)差。

　　在這個(gè)過程中，由于分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等因素，一部分能量會(huì)被耗散掉，導(dǎo)致發(fā)射的熒光光子的波長比激發(fā)光的波長長。這就是斯托克斯位移的原因。

　　斯托克斯位移的大小取決于熒光物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和環(huán)境，不同的熒光物質(zhì)會(huì)有不同的斯托克斯位移。通常情況下，斯托克斯位移的值在數(shù)十到幾百納米范圍內(nèi)。

　　斯托克斯位移在熒光發(fā)射光譜分析中是一個(gè)重要的特征，可以幫助區(qū)分不同的熒光物質(zhì)和識(shí)別樣品中的熒光信號(hào)。通過測(cè)量熒光發(fā)射光譜中的波長和強(qiáng)度，可以獲得有關(guān)樣品中熒光物質(zhì)的信息，從而在分析、檢測(cè)和研究中發(fā)揮重要作用。