分子光譜學
螢光與磷光
/ floo-RES-uhns, FOS-fuh-res-uhns /
螢光筆在黑光燈下彷彿在發光,而一顆玩具星星貼紙在你關燈之後還能繼續亮上幾分鐘。兩者都是吸收了光、又把光還回去的分子——只是一個幾乎立刻就還,另一個卻把光攢起來慢慢放。那瞬間的發光是螢光;那餘留的餘暉是磷光。
分子吸收光、被提升到激發電子態之後,可以通過發射一個光子來卸掉這份能量。在螢光中,分子幾乎立刻就跌回去,在十億分之一秒之內,因為這次返回在量子力學上很容易。在磷光中,分子先悄悄滑入一個特殊的、壽命更長的激發態,從那裡往回跳的躍遷被選擇定則所禁止,於是它被困在那兒,把光慢慢漏出來——可達數秒、數分鐘,甚至更久。
這些過程在實踐中極其重要:螢光標記能在生物學中點亮特定的分子,螢光染料讓衣物和螢幕更明亮,磷光材料則在黑暗中發光。要記住的關鍵區別是時間和機理——螢光快,來自一個普通的激發態;磷光慢,是因為分子被困在一個它只能勉強離開的態裡。兩者發出的光都比所吸收的光能量更低(波長更長),因為有一部分能量先以熱的形式損耗掉了。
通寧水在紫外光下泛著淡淡的藍光,因為其中所含的奎寧是螢光性的——它吸收看不見的紫外,又立刻把它以可見的藍光重新發出。夜光手錶的錶盤則反其道而行:它把能量儲存起來,在房間變暗後通過磷光持續發亮數分鐘。
螢光在光一照到時就發光;磷光則在之後繼續發亮。
兩者都不同於白熾——即灼熱物體的發光:螢光和磷光是「冷」光,由吸收的光子產生,而不是由熱產生,這正是為什麼一件螢光或夜光物體摸上去依然是涼的。
又稱
另見