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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