Испускание флуоресценция

Наряду с обменом колебательной, вращательной в поступательной эпергии при столкновениях молекул, находящихся в основном электронном состоянии, значительный интерес представляет обмен энергии электронновозбужденных молекул. Практически единственным экспериментальным методом определения вероятности или констант скорости этих процессов является оптический метод, основанный на измерениях интенсивности электронных спектров испускания (флуоресценции). [c.100]

Поляризация флуоресценции. Важной характеристикой фотолюминесценции является поляризация флуоресценции. Каждую молекулу можно рассматривать как колебательный контур — элементарный осциллятор, который способен поглощать и испускать излучение не только вполне определенной частоты, но и с определенной плоскостью колебания. Если на вещество падает поляризованный свет, то он преимущественно возбуждает те молекулы, в которых направление колебания осциллирующих диполей совпадает с направлением электрического вектора возбуждающего светового пучка. Поэтому несмотря на то что молекулы в растворе ориентированы хаотично, возбуждению подвергаются лишь те из них, которые обладают соответствующей ориентацией. Если.время жизни возбужденного состояния велико по сравнению со временем, необходимым для дезориентации молекул вследствие вращения, этот процесс дезориентации происходит еще до того, как появится заметная флуоресценция. Если же скорость вращательного движения мала по сравнению со временем жизни возбужденного состояния, то свет флуоресценции испускается до завершения дезориентации. При этом осцилляторы, ответственные за флуоресцентное излучение, ориентированы в той же плоскости, в которой они были ориентированы в момент поглощения, так что флуоресцентное излучение оказывается частично поляризованным. В очень вязких растворителях даже малые молекулы могут сохранять ориентацию за время испускания флуоресценции. Крупные молекулы, такие, как белки, сохраняют свою ориентацию в течение периода времени, который достаточно велик по сравнению со временем испускания флуоресценции, поэтому их флуоресценция частично поляризована. Степень поляризации флуоресценции определяется по формуле [c.56]

Выход флуоресценции или ее эффективность часто определяют как отношение скорости испускания флуоресценции к скорости поглощения света. [c.58]

В энергию люминесценции превращается не вся поглощенная энергия возбуждающего света. Эффективность процесса преобразования возбуждающей энергии в энергию люминесценции характеризуется выходом люминесценции. Энергетическим выходом люминесценции называется отношение энергии, испускаемой в виде люминесценции, к поглощенной энергии = /Л, где — энергетический выход В — энергия люминесценции А — поглощенная энергия возбуждения. Квантовым выходом люминесценции называется отношение числа испускаемых при люминесценции квантов к числу поглощенных квантов возбуждающего света ф = Л(/ а. Выход флуоресценции или ее эффективность иногда определяют как отношение скорости испускания флуоресценции к скорости поглощения света. [c.141]

Полная скорость испускания флуоресценции равна [c.142]

При облучении линейно-поляризованным светом пленки, в которой диспергированы оптически анизотропные флуоресцентные молекулы (М), последние возбуждаются селективно в зависимости от углового расположения молекулярных осей относительно направления электрического вектора возбуждающего света. Испускаемая из пленок флуоресценция обладает поляризованными характеристиками, которые зависят от пространственного распределения молекулярных осей (рис. 35.15) молекул, возбужденных на момент испускания флуоресценции. [c.219]

Переходы, при которых возникают спектры поглощения и спектры испускания флуоресценции. [c.16]

Связь интенсивности флуоресценции с коэффициентом погашения легко установить, пользуясь законом Ламберта — Бера [уравнение (12)]. По определению (уравнение [6]) скорость испускания флуоресценции Q равна скорости поглощения света (в квантах в секунду), умноженной на квантовую эффективность флуоресценции ф/, т. е. [c.28]

В отсутствие конкурирующих фотохимических реакций единственным результатом поглощательного перехода молекулы в любое из верхних возбужденных синглетных состояний является (см. рис. 1) накопление молекул вблизи нижнего колебательного уровня первого электронно-возбужденного синглетного состояния. Если это я -состояние, то константа скорости kf испускания флуоресценции составляет 10 —10 с" . Такой же порядок имеют константы скорости некоторых процессов, конкурирующих с испусканием флуоресценции. Один из этих процессов — интеркомбинационная конверсия (см. рис. 12). Нижний колебательный уровень нижнего триплетного состояния расположен несколько ниже нижнего уровня первого электронно-возбужденного синглетного состояния, некоторые же из более высоких — на одном уровне с ним. Переход на один из этих высоких колеба- [c.44]

Поляризационные спектры флуоресценции в действительности гораздо сложнее, чем это показано на рис. 19. В значительной степени это объясняется присутствием нескольких перекрывающихся переходов, однако значение ро, равное 0,5, далеко не всегда получается даже для чистых 5] 5о-переходов, й ро может принимать различные значения для разных компонент колебательной структуры полосы флуоресценции, т. е. поляризация испускания флуоресценции при постоянной длине волны возбуждения может зависеть от длины волны испускания (см., например, [64]). То, что предельная поляризация не всегда принимает максимально возможное теоретическое значение, в работе [65] отнесено на счет влияния крутильных колебаний молекулы в возбужденном состоянии. [c.63]

Когда световая волна распространяется в строго однородной прозрачной среде, она индуцирует колебания этой среды. Возникающие в результате этого вторичные волны полностью компенсируют друг друга по всем направлениям, за исключением направления распространения возбуждающего света, и в этой гипотетической среде не будет никакого рассеяния света. В жидкости или газе, состоящих из отдельных молекул, всегда существуют малые области, в которых показатель преломления испытывает флуктуации. В этом случае вторичные волны уже не полностью компенсируют друг друга и малая часть возбуждающего света будет испускаться в направлениях, отличающихся от направления распространения возбуждающего света. Это явление было рассмотрено Релеем. Предположив, что рассеивающие центры представляют собой сферы радиуса г, что этот радиус значительно меньше длины волны света и что поляризуемость частиц одинакова во всех направлениях. Релей рассчитал, что интенсивность рассеянного света пропорциональна величине Чтобы выяснить пространственное распределение и поляризацию рассеянного света, рассмотрим рис. 20. Сферическая частица находится в точке О, а падающий на нее пучок света поляризован так, что его электрический вектор параллелен линии ZZ. Под действием поля волны в частице возникают вынужденные колебания, направленные вдоль ZZ. При этом частица испускает свет, электрический вектор которого колеблется в плоскости, содержащей и ось колебаний частицы. Геометрически картина явления точно совпадает с обсуждавшейся в разделе I, Г,3, где рассматривалось испускание флуоресценции группой молекул, ориентированных так, что оси переходов [c.65]

ЭТО приводит к деполяризации. На рис. 21 рассмотрена несферическая частица. Допустим, что направление наибольшей поляризуемости АА составляет некоторый угол с направлением электрического вектора падающей волны. Тогда вынужденные колебания происходят в направлении ВВ, промежуточном между направлениями электрического вектора возбуждающего света и оси АА. Поляризация рассеянного света такова, что электрический вектор колеблется в плоскости, содержащей линию ВВ, и, вообще говоря, свет, рассеянный под прямым углом к падающему пучку, будет поляризован только частично. Картина, следовательно, аналогична испусканию флуоресценции случайно ориентированными молекулами (раздел 1,Г, 4 . [c.67]

Полная скорость испускания флуоресценции Q равна [51], [c.74]

НИИ ртутной лампы, выделенной двойным кварцевым монохроматором. Спектры анализировали с помощью второго двойного монохроматора, поэтому наложением возбуждающего света, рассеянного анализирующим монохроматором, можно было пренебречь. Однако один источник помех показан кривой 6, он является сигналом от кюветы с чистым этанолом. Это испускание дает линза из плавленого кварца, используемая для фокусировки флуоресценции на входную щель анализирующего монохроматора. От этой флуоресценции избавлялись заменой линзы из плавленого кварца на линзу из синтетической двуокиси кремния или устраняли облучение линзы с помощью кюветы из синтетической двуокиси кремния с бензолом, помещенной между образцом и фокусирующей линзой анализирующего монохроматора. Остальные кривые иллюстрируют три эффекта самопоглощение флуоресценции, влияние сильного поглощения возбуждающего света и концентрационное тушение. В разбавленных растворах антрацена (кривые 1 и 2) самопоглощение флуоресценции ничтожно, и были получены практически неискаженные спектры. При увеличении концентрации первая (коротковолновая) полоса флуоресценции сильно поглощалась из-за перекрывания с полосой поглощения и практически полностью отсутствовала в более концентрированном растворе (кривая 5). Напротив, поглощение при 400 нм было пренебрежимо мало во всех растворах, и интенсивность основной колебательной полосы при этой длине волны, таким образом, являлась мерой скорости испускания флуоресценции растворов. Поглощение было полным при концентрации 3,4 10 Л4, и интенсивности флуоресценции при 400 нм в этом растворе и в растворе концентрации 3,4-10" М были одинаковыми (кривые 3 ц 4). Интенсивность флуоресценции уменьшалась в растворе концентрации 3,4-10 М из-за концентрационного тушения (см. раздел. II, Б, 2). [c.220]

Определение относительных квантовых выходов флуоресценции двух веществ в растворе при комнатной температуре является довольно простой операцией [158]. Используя современные спектрофлуориметры высокой чувствительности, можно работать с очень разбавленными растворами, когда избыточным поглощением возбуждающего света и самопоглощением флуоресценции можно пренебречь. При этих условиях полная скорость испускания флуоресценции пропорциональна произведению /оес/фу [см. уравнение (21)]. Площадь под исправленным спектром флуоресценции также пропорциональна полной скорости испускания флуоресценции (см. раздел III, К, 3), и, следовательно, если измерять спектры флуоресценции двух растворов при таком же геометрическом расположении (в одном и том же растворителе) и одинаковой интенсивности возбуждающего света, отношение интенсивностей равно [c.247]

Форма спектра флуоресценции не зависит от длины волны возбуждающего света, поскольку испускание практически всегда происходит с нижнего колебательного подуровня возбужденного состояния. Если вид спектра флуоресценции меняется с изменением длины волны возбуждающего света, это может быть следствием того, что в смеси содержится несколько флуоресцирующих компонентов. Для слабопоглощающих растворов (й 0,1) скорость испускания флуоресценции Q = Io 2,Зe l((lf, т. е. для разбавленных растворов интенсивность флуоресценции пропорциональна произведению концентрации вещества на интенсивность возбуждающего света. Используя очень высокие интенсивности возбуждающего света (/о), можно определить достаточно низкие концентрации флуоресцирующего вещества (до М). [c.153]

Исследование спектров испускания (флуоресценции и фосфоресценции)— намного более чувствительный и специфичный метод, чем исследование спектров поглощения, и поэтому особенно полезно при микроанализе. в биологии и медицине [8, 9]. Спектр флуоресцепцни вещества во многих случаях представляет собой зеркальное отражение полосы поглощения с наименьшеп энергией н обычно располагается рядом с этой олосой с ее длинноволновой стороны. После удаления источника возбуждения интенсивность флуоресценции убывает по закону первого порядка [c.235]

В общих чертах влияние растворителей на спектры испускания флуоресценции объяснил Липперт [76, 47]. Если, например, дипольный момент флуоресцирующей молекулы в возбужденном состоянии больше ее дипольного момента в основном состоянии, то усиление взаимодействий между молекулами растворенного вещества и растворителя будет сопровождаться резким снижением энергии испускаемого фотона следовательно, полоса флуоресценции будет претерпевать аномально боль- [c.437]

Длинноволновые электронные переходы с поглощением излучения или его испусканием (флуоресценция) в органических молекулах расположены в зависимости от сложности последних в спектральном диапазоне примерно от 0,15 до 1,5 мкм. Флуоресцентный переход осуществляется между первым синглетным возбужденным 51 (2) и основным 5о (1) электронным состояниями молекул (рис. 5.7), причем, в отличие от колебательно-вращательных спектров, правилами отбора разрешены электронно-колебательные переходы (для данной колебательной моды) между отдельным колебательным уровнем 51-состояния и всеми другими колебательными уровнями основного состояния 5о. Поэтому при термодинамически равновесном распределении молекул по колебательным (колебательно-вращательным) уровням в и 50-состояниях сравнительно легко может быть получена инверсия заселенностей и генерация излучения на переходах между низшими колебательными уровнями 51-состояния и возбужденными колебательными уровнями 5о-со стояния. Решающим для получения генерации излучения на флуоресцентных электронно-колебательных переходах явилось то обстоятельство, что такое равновесное распределение молекул достигается после акта возбуждения за промежуток времени (10 "—10 с), значительно более короткий, чем врсхмя жизни флуоресцентного 51-состояния (10 —10" с). Это справедливо для молекул в конденсированной фазе (растворы), а в случае сложных многоатомных молекул — и для газовой [c.187]

Возбужденные электронные состояния молекул, образовавшиеся в результате поглош ения видимого или ультрафиолетового света, быстро дезактивируются по различшлм механизмам. Одна из возможностей дезактивации — термическое затухание, при котором энергия возбуждения превраш ается в энергию поступательного движения, энергию враш ения и ко.пебания и перераспределяется между всеми молекулами системы. Вторым путем дезактивации является испускание света. Спектры испускания (эмиссионные спектры) возбужденных молекул фактически всегда лежат при больших длинах волн, чем свет, используемый для возбуждения молекул, указывая на то, что, прежде чем происходит испускание, часть энергии рассеивается. Для органических молекул характерны два тина испускания флуоресценция и фосфоресценция. Экспериментально оба типа различаются по большой разнице в скорости испускания (время жизни). Для флуоресценции время жизни колеблется ме ду 10 и 10 сев, в то время как для фосфоресценции оно равно 10 сек или более наблюдались случаи продолжительности фосфоресценции в течение секунд. [c.627]

Рис. 3. Типы молекул с различным относительным расположением синг-летных и трш1Л8тных пл - и лл -уровней и вид спектров поглощения (Погл.) и испускания (флуоресценции — Фл.) фосфоресценции (Фосф.), соответствующий каждому типу [10, с. 33].

Если с электронной системой связаны как электронодонорные (O, NH2, ОН и т. п.), так и электроноакцепторные группы (например, СО, NO2), то возбуждение уже нельзя рассматривать как просто переход одного электрона с одной орбитали на другую. В этом случае приходится принимать во внимание несколько типов одноэлектронных переходов и каждый из них вносит свой вклад в суммарный эффект. Возбужденные состояния с наименьшей энергией, возникающие при таком переходе, Портер и Саппан [12] назвали состояниями переноса заряда, или СТ-со-стояниями ( harge transfer). Интенсивность этих переходов высока, и если СГ-состояние наинизшее по энергии, то для него возможно испускание флуоресценции. Примером может служить 4,4 -тетраметилдиаминобензофенон в полярных растворителях [c.39]

При использовании диффузионных констант скорости следует иметь в виду еще одно обстоятельство. Если возбужденные состояния системы первоначально заселяются при случайном распределении взаимодействующих молекул, то некоторые пары молекул окажутся расположенными близко друг к другу и быстро прореагируют. Следовательно, вначале измеряемая константа скорости будет высокой, а затем станет снижаться по мере того, как будут расходоваться такие тесно расположенные пары . Наконец, установится стационарное состояние, п котором скорость реакции будет уравновешиваться скоростью диффузии реагирующих частиц друг к другу. Диффузионная константа скорости [уравнение (80)] соответствует именно такому стационарному состоянию. В лсидких растворах для установления стационарного состояния может потребоваться значительное время, например 10 с. Поэтому использование диффузионной константы для быстрой бимолекулярной реакции не является строгим, если эта реакция конкурирует с быстрым процессом первого порядка (например, испусканием флуоресценции с константой скорости 10 С ). Математическую трактовку кинетики переходных процессов, в том числе тушения флуоресценции, можно найти в работе Нойеса [87]. [c.79]

Выше говорилось о том, что испускание флуоресценции всегда происходит с нижних колебательных уровней первого возбужденного синглетного состояния независимо от того, на какой уровень молекула попадает в результате поглощения света (раздел I, В, 1 и рис. 1). Это общее правило можно вывести также и из сравнения времен жизни молекулы в различных возбужденных состояниях (см. рис. 23) с излучательными временами жизни, рассчитанными по уравнению (27). Единственными соединениями, для которых наблюдалась и была доказана флуоресценция из более высокого возбужденного состояния, являются азулен (рис. 25) и некоторые его производные [88, 89]. Ультрафиолетовая полоса поглощения азулена подобна полосе поглощения ароматических углеводородов, но, кроме нее, у азулена есть слабая полоса поглощения в красной области. Возбуждение во второй, т. е. ультрафиолетовой, полосе поглощения приводит к испусканию полосы флуоресценции в области 2,5—2,8 мкм , близкой к зеркальному отражению второй полосы поглощения (рис. 25). Несмотря на ряд попыток [88, 89], испускание, отвечающее первой полосе поглонгения, не удалось зарегистрировать даже при низкой температуре. Одной из причин этого может быть относительно низкая чувствительность приемников света ближней инфракрасной области, другой — малая вероятность длинноволнового перехода и успешная конкуренция с ним тушащих процессов. Высказывались предположения о том, что красная полоса поглощения обусловлена другой частицей, например таутомером, а не самим азуленом, но обосновать это экспериментально пока не удалось. Тот факт, что испускание [c.80]

Второй тип эффекта внутреннего фильтра связан с поглощением света флуоресценции-, это может быть поглощение избыточной концентрацией растворенного флуоресцирующего вещества (самопоглош,ение) или поглощение другим растворенным веществом. При освещении под прямым углом, величину эффекта внутреннего фильтра можно рассчитать, если известна длина пути света флуоресценции через жидкость и можно пренебречь вторичным испусканием флуоресценции за счет поглощения первичной флуоресценции. Самопоглощение обычно влияет на коротковолновую часть полосы испускания флуоресценции, так как в этой области происходит перекрывание полосы флуоресценции с первой полосой поглощения (см. раздел I, Б, 1 и рис. 2). Присутствие второго растворенного вещества, сильно поглощающего в области, где флуоресцирует первое вещество, естественно, будет давать искажение спектра испускания последнего. На рис. 81 показано искажение спектра испускания бисульфата хинина, вызываемое избыточным поглощением флуоресценции [c.214]

Эффекты внутреннего фильтра в некоторой стенени менее серьезны нри фронтальном освещении в на рис. 78). и основное преимущество такого расположения состоит в том, что в этом случае можно измерять спектр испускания сильно поглощающего раствора. Интерпретация результатов требует осторожности, поскольку и в этом случае может наблюдаться сильное искажение как спектра возбуждения, так и спектра испускания. В слабо поглощающих растворах нри фронтальном освещении, как и нри освещении под прямым углом, спектры возбуждения и спектры испускания не искажаются при всех длинах волн (без учета наложения фона) и наблюдаемая интенсивность флуоресценции пропорциональна концентрации и коэффициенту погашения [см. уравнение (21)]. Если концентрация возрастает настолько, что доля поглощенного возбуждающего света становится значительной, то наблюдаемая интенсивность флуоресценции остается пропорциональной общей скорости испускания флуоресценции, но последняя уже не является пропорциональной концентрации и коэффициенту погащения. Она определяется теперь уравнением (18), и спектр возбуждения искажается. Как и в случае возбуждения под прямым углом, наибольшее искажение происходит в той области, где поглощение самое высокое, т. е. в максимумах спектров возбуждения, которые имеют меньшие величины, чем истинные значения по отношению к минимумам. И наконец, при полном поглощении возбуждающего света на всех длинах волн и в нрисутствии только одного поглощающего вещества наблюдаемая интенсивность флуоресценции не зависит от волнового числа (если квантовый выход постоянен), и тогда спектр возбуждения представляет собой прямую горизонтальную линию. Ясно, что в этом случае он не может быть использован как критерий для [c.215]

В зависимости от волнового числа или частоты, т. е. dQldv в зависимости от V. Площадь под исправленной кривой пропорциональна Q, общей скорости испускания флуоресценции при всех длинах волн. Если для анализа спектров испускания используется решеточный монохроматор, то неисправленный спектр-автоматически регистрируется в шкале, линейной по длинам волн. При такой записи значительно проще вычислять исправленный спектр в шкале длин волн, т. е. изображать dQid k в зависимости от К. Интегрирование исправленного спектра будет по-прежнему давать Q — общий поток флуоресценции при всех длинах волн. Для получения dQldX из регистрируемой кривой необходимо знать различные значения спектральной чувствительности (5>,). Они связаны с Sy соотношением [c.242]

Смотреть страницы где упоминается термин Испускание флуоресценция: [c.55] [c.59] [c.69] [c.55] [c.59] [c.69] [c.124] [c.139] [c.141] [c.153] [c.159] [c.438] [c.337] [c.354] [c.22] [c.27] [c.31] [c.31] [c.86] [c.129] [c.246]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология