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第1章 绪论1

1.1发光现象2

1.2发光的表征4

1.3光或辐射的吸收与发射4

1.4发射光谱分析的特点4

1.5荧光和磷光光度法简史5

参考文献12

第2章 荧光光物理基础13

2.1基本概念13

2.1.1光致发光涉及的电子跃迁类型13

2.1.2自旋多重度和单线态、三线态13

2.1.3Jablonski能级图15

2.1.4分子电子激发态的光物理过程16

2.1.5吸收和辐射跃迁的选择性规则（光选律）20

2.1.6非辐射跃迁的影响因素24

2.1.7光选律和辐射、非辐射跃迁小结25

2.1.8 Kasha规则的例外情况26

2.2荧光的类型28

2.2.1瞬时荧光28

2.2.2延迟或延时荧光41

2.3荧光光谱的基本特征48

2.3.1荧光激发光谱的形状与吸收光谱极为形似48

2.3.2荧光发射光谱的形状与激发光的波长无关49

2.3.3发射光谱的轮廓和镜像关系50

2.3.4斯托克斯位移51

2.4荧光衰减和荧光寿命52

2.4.1荧光衰减模型52

2.4.2荧光寿命的定义53

2.4.3荧光寿命的测量——时间分辨技术55

2.4.4分子发光寿命的时域分布特性60

2.4.5荧光寿命测量的应用61

2.5量子产率61

2.5.1定义62

2.5.2荧光量子产率的相对和绝对测定法62

2.5.3量子产率相对测定注意的几个问题65

2.6稳态荧光强度68

2.6.1光吸收的Lambert-Beer定律68

2.6.2荧光定量分析的基础69

2.6.3荧光分析的局限性71

参考文献72

第3章 分子结构：影响发光光物理过程的内在因素75

3.1电子跃迁类型和轨道类型的改变75

3.2分子结构方面80

3.2.1分子平面性和刚性的影响81

3.2.2双键转子和刚性化效应82

3.2.3单键转子和分子共面性82

3.2.4螺栓松动效应85

3.2.5取代基的影响86

3.3基态与激发态分子性质的差别90

3.4几类典型荧光体的结构91

3.4.1生物类荧光基团举例91

3.4.2合成荧光染料95

3.5非典型荧光生色团及其发光聚合物102

3.6最低双重激发态自由基的发光103

参考文献104

第4章 溶剂效应和溶剂化动力学：影响发光光物理过程的外在因素109

4.1溶剂效应110

4.2一般溶剂效应110

4.2.1一般溶剂效应对吸收光谱的影响111

4.2.2一般溶剂效应对荧光光谱的影响116

4.2.3一般溶剂效应的定量表示118

4.2.4荧光极性探针——芘/蒽探针尺度122

4.3专属性溶剂效应Ⅰ：氢键128

4.3.1基本概念129

4.3.2对荧光光谱的影响130

4.3.3对荧光强度的影响131

4.4专属性溶剂效应Ⅱ：卤键/σ-穴键132

4.5专属性溶剂效应Ⅲ：π-穴键138

4.6溶剂化动力学的定量处理139

4.6.1构建时间分辨荧光发射光谱139

4.6.2探针的溶剂化动力学和溶剂化弛豫时间或旋转弛豫时间140

4.6.3荧光探针研究离子液体的溶剂化动力学141

4.6.4磷光探针研究毫秒级溶剂化动力学145

4.7红边效应148

附录148

参考文献156

第5章 质子转移、温度和黏度对发光光物理过程的影响161

5.1质子转移对荧光的影响161

5.1.1基态和激发态质子解离161

5.1.2激发态分子内或分子间的质子转移166

5.2温度和黏度对荧光强度及荧光光谱的影响169

5.2.1温度的影响169

5.2.2黏度的影响171

参考文献176

第6章 电荷转移跃迁：吸收光谱和荧光光谱178

6.1基本现象179

6.2基本概念和电荷转移的分子轨道理论182

6.3电荷转移的热力学和动力学基础183

6.4常见电子/电荷供体和受体类型187

6.5电荷向溶剂转移（CTTS）跃迁187

6.6分子内的跨环共轭和/或跨环电荷转移192

6.7电荷转移荧光的两种机理194

6.8分子内和扭转的分子内电荷转移荧光195

6.9电荷转移荧光的应用198

参考文献207

第7章 溶液和异相介质的荧光猝灭212

7.1荧光猝灭概述213

7.1.1荧光猝灭现象213

7.1.2常见荧光猝灭剂及其猝灭机理213

7.2碰撞猝灭和静态猝灭理论222

7.2.1溶液中的碰撞作用222

7.2.2碰撞猝灭方程：Stern-Volmer方程223

7.2.3静态猝灭理论225

7.2.4动态和静态猝灭的偏差227

7.2.5动态猝灭和静态猝灭比较229

7.2.6非均相介质的发光猝灭229

7.3电子转移及光诱导电子转移（PET）猝灭231

7.3.1电子能量转移（ET）和电子转移（ELT）的比较231

7.3.2电子转移的Rehm-Weller理论232

7.3.3电子转移的Marcus理论233

7.3.4价带间的电子转移235

7.3.5电子的跳跃转移236

7.3.6光诱导的电子转移和传感器设计237

7.4电子能量转移猝灭239

7.4.1能量辐射转移239

7.4.2荧光猝灭的Forster共振能量转移240

7.4.3交换能量转移246

7.4.4电子能量转移途径的比较：局限性和模型的扩展248

7.4.5分子内的借键非辐射能量转移：Forster和Dexter型之外的电子能量转移形式251

7.5荧光猝灭的典型应用256

7.5.1光谱尺的应用256

7.5.2胶束平均聚集数的测定257

7.5.3分子信标设计两例261

7.5.4借键能量转移的应用262

参考文献265

第8章 荧光偏振和各向异性270

8.1荧光偏振和各向异性的物理基础270

8.2稳态荧光偏振和各向异性的实验测量271

8.3荧光偏振和各向异性的理论处理274

8.4偏振和各向异性光谱测量用于确定跃迁矩或辨别电子状态278

8.5退偏振化281

8.6荧光各向异性测量在化学和生物分析中的应用282

8.6.1蛋白质旋转动力学282

8.6.2荧光偏振应用于免疫分析284

8.6.3结合棒形纳米粒子偏振特性的焦磷酸根检测286

8.6.4荧光各向异性黏度探针287

参考文献290

第9章 磷光光谱原理291

9.1磷光光物理基础291

9.1.1分子单线态和三线态291

9.1.2三线态布居的机制293

9.1.3磷光光物理过程294

9.2磷光量子产率和磷光寿命295

9.2.1磷光量子产率和磷光寿命的定义295

9.2.2磷光量子产率和磷光寿命的测量296

9.3磷光与分子结构和电子跃迁类型299

9.3.1电子跃迁类型对磷光的影响：埃尔-萨耶德选择性规则299

9.3.2分子结构301

9.3.3能隙律302

9.4增强室温磷光的途径305

9.4.1自旋-轨道耦合作用305

9.4.2电子自旋-核自旋超精细耦合319

9.4.3氘代作用325

9.4.4刚性化效应326

9.4.5聚集或晶化限制分子内旋转弛豫作用328

9.4.6轨道限域效应329

9.4.7金属纳米粒子/溶胶局域表面等离子体波耦合定向磷光332

9.5三线态研究方法336

9.5.1系间窜越速率常数的测定或估计336

9.5.2测定富勒烯三线态338

9.6稀土离子和其他金属离子的发光340

9.6.1稀土螯合物的能量转移及其发光现象340

9.6.2其他金属离子的发光机理及发光寿命345

9.7磷光测量实践中的若干问题346

9.7.1磷光和荧光之间竞争关系346

9.7.2荧光和磷光的识别以及同时检测347

9.7.3重原子微扰剂的量349

参考文献349

第10章 发光纳点及化学传感机理355

10.1纳点的荧光/磷光的起源355

10.1.1无机半导体量子点355

10.1.2金属离子掺杂的无机半导体量子点357

10.1.3金属纳米粒子和金属团簇360

10.1.4碳点和石墨烯点362

10.1.5硅点和金刚石纳米粒子368

10.2量子点和其他纳点发光猝灭或增强的一般途径371

10.2.1电子或空穴的俘获371

10.2.2量子点表面组成及形态的变化对其发光的猝灭或增强371

10.2.3顺磁效应或电子自旋交换猝灭372

10.2.4化学传感机理举例372

10.2.5偶极-偶极相互作用引起的荧光猝灭378

10.2.6亲金/亲金属作用378

10.3问题与策略380

参考文献380

第11章 光散射现象和共振瑞利散射光谱分析389

11.1光散射和共振光散射389

11.2共振瑞利光散射的条件和共振瑞利光散射光谱的获得391

11.3瑞利和拉曼散射光对荧光测量的影响392

11.4共振瑞利光散射光谱在分析化学中的应用394

11.4.1核酸-卟啉相互作用的共振瑞利光散射现象394

11.4.2定量共振瑞利散射光谱分析396

11.4.3基于量子点和其他纳米材料共振光散射的分析应用397

11.4.4离子缔合物散射光谱及其应用402

11.4.5共振瑞利散射光谱用于碳纳米管的结构表征405

参考文献408

第12章 拉曼光谱分析原理和应用410

12.1拉曼光谱基本原理410

12.1.1拉曼光谱产生的条件：拉曼活性410

12.1.2拉曼光谱和红外光谱选律的比较414

12.1.3拉曼光谱中的同位素效应415

12.1.4拉曼光谱的特征参量：拉曼频移416

12.1.5拉曼散射与红外吸收的互补性416

12.1.6拉曼光谱的识谱418

12.2拉曼光谱的偏振和退偏419

12.3拉曼光谱新技术与新方法419

12.3.1激光共振拉曼效应419

12.3.2表面增强拉曼光谱420

12.3.3显微共焦拉曼光谱421

12.3.4受激拉曼散射和相干反斯托克斯拉曼散射显微技术422

12.3.5时间分辨振动光谱423

12.4拉曼光谱的典型应用423

12.4.1化学结构鉴定423

12.4.2几种炭材料的表征424

12.4.3生物医学分析428

12.4.4文物鉴定和保护431

12.4.5宝石鉴定和鉴别434

12.4.6卤键非共价相互作用的辅助表征434

12.5拉曼光谱的定量分析440

参考文献444