熒光技術

熒光，是指一種光致發光的冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進入激發態，并且立即退激發并發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，發光現象也隨之立即消失）。具有這種性質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，即從基態躍遷到第一激發單線態或第二激發單線態等。第一激發單線態或第二激發單線態等是不穩定的，所以會恢復基態，當電子由第一激發單線態恢復到基態時，能量會以光的形式釋放，所以產生熒光。

另外有一些物質在入射光撤去后仍能較長時間發光，這種現象稱為余輝。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分其發光原理。

熒光是物質吸收光照或者其他電磁輻射后發出的光。大多數情況下，發光波長比吸收波長較長，能量更低。但是，當吸收強度較大時，可能發生雙光子吸收現象，導致輻射波長短于吸收波長的情況發生。當輻射波長與吸收波長相等時，即是共振熒光。常見的例子是物質吸收紫外光，發出可見波段熒光，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射的紫外光，而后由熒光粉發出可見光，實現人眼可見。

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

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

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

（4）熒光量子產率Q：量子產率表示物質將吸收的光能轉化為熒光的本領，是熒光物質發出光子數與吸收光子數的比值。

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

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

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

物質能否產生熒光，主要和物質本身的結構及周圍介質環境（如溶劑極性、pH值、溫度等）有關。

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【來源：光虎光學內部培訓資料】