為什么熒光發(fā)射波長大于激發(fā)波長

熒光是一種可以被激發(fā)的物理現(xiàn)象，許多物質(zhì)在激發(fā)后能夠放出光子發(fā)出熒光。在某些情況下，熒光發(fā)射波長比激發(fā)波長更長。這種現(xiàn)象被稱為熒光紅移。

熒光的紅移現(xiàn)象可以用許多方法來解釋。下面將詳細(xì)介紹幾種常見的解釋方法。

1. 熒光的自吸收

熒光分子在激發(fā)時會吸收能量，但是由于它們具有特定的結(jié)構(gòu)，不是所有的能量都被吸收。一些能量會被吸收到低能級態(tài)中，然后在熒光過程中釋放出來。因此，熒光發(fā)射的波長比激發(fā)波長更長，因為它們釋放的能量是來自之前被吸收的低能量。

這個過程被稱為熒光的自吸收。它會導(dǎo)致熒光發(fā)射的波長紅移，因為它們釋放的能量比吸收的能量低。

2. 熒光分子的結(jié)構(gòu)變化

熒光分子的結(jié)構(gòu)在激發(fā)過程中可能發(fā)生變化，這個變化會影響分子的能級分布。當(dāng)分子恢復(fù)到基態(tài)時，能級分布也會恢復(fù)。然而，分子在熒光發(fā)射之前，需要先經(jīng)過一個快速的結(jié)構(gòu)變化過程，這會導(dǎo)致熒光發(fā)射的波長比激發(fā)波長更長。

這個過程被稱為Kasha的規(guī)則，它說明了在激發(fā)后，熒光分子需要經(jīng)過一個快速的結(jié)構(gòu)變化過程才能發(fā)出熒光。

3. 熒光分子的旋轉(zhuǎn)改變

熒光發(fā)射的波長也可能受到熒光分子在激發(fā)過程中旋轉(zhuǎn)的影響。在某些情況下，分子在激發(fā)后旋轉(zhuǎn)會發(fā)生變化，這會影響到熒光分子的結(jié)構(gòu)，從而影響熒光波長。

這個過程被稱為Sato-Tamura效應(yīng)。當(dāng)一個分子在激發(fā)后旋轉(zhuǎn)后，它會發(fā)出一些難以解釋的光學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)會導(dǎo)致熒光發(fā)射的波長比激發(fā)波長更長。

4. 熒光基團(tuán)的溶劑效應(yīng)

熒光分子在不同的溶劑中發(fā)射的波長可能會發(fā)生變化。這是因為溶劑的極性會影響熒光分子的結(jié)構(gòu)和熒光發(fā)射的波長。

這個過程被稱為熒光基團(tuán)的溶劑效應(yīng)，它有時會導(dǎo)致熒光發(fā)射的波長比激發(fā)波長更長。

在各種熒光現(xiàn)象中，熒光紅移是一種普遍存在的現(xiàn)象。熒光分子的結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)、溶劑環(huán)境等因素都可能影響熒光發(fā)射的波長。這也意味著，當(dāng)科學(xué)家通過熒光實驗來研究物質(zhì)時，需要考慮到這些因素的影響。