內容簡介
本書集成了分子發射光譜分析光物理基礎領域新進展和作者多年的研究成果，是一部具有理論創新、對學科發展和科技人才培養有重要作用的系統性理論著作。主要內容包括：螢光光物理基礎，分子結構與發射輻射光物理過程，溶劑效應和溶劑化動力學與發射輻射光物理過程，質子轉移、溫度和黏度與發射輻射光物理過程，電荷轉移躍遷，溶液和異相介質的螢光猝滅，螢光偏振和各向異性，磷光光物理基礎，發光納點化學感測及其機理，光散射現象和共振瑞利散射光譜分析，拉曼光譜分析原理和套用。
本書適合分子光譜分析和光化學領域的研究人員、教師、研究生以及高等院校高年級本科生參考；也適合從事環境分析、藥物分析、生物分析、法醫檢驗研究和套用的技術工作者參考。
目錄信息
第1章 緒論 001
1.1 發光現象 002
1.2 發光的表征 004
1.3 光或輻射的吸收與發射 004
1.4 發射光譜分析的特點 004
1.5 螢光和磷光光度法簡史 005
參考文獻 012
第2章 螢光光物理基礎 013
2.1 基本概念 013
2.1.1 光致發光涉及的電子躍遷類型 013
2.1.2 自旋多重度和單線態、三線態 013
2.1.3 Jaboński 能級圖 015
2.1.4 分子電子激發態的光物理過程 016
2.1.5 吸收和輻射躍遷的選擇性規則（光選律）/ 020
2.1.6 非輻射躍遷的影響因素 024
2.1.7 光選律和輻射、非輻射躍遷小結 025
2.1.8 Kasha規則的例外情況 026
2.2 螢光的類型 028
2.2.1 瞬時螢光 028
2.2.2 延遲或延時螢光 041
2.3 螢光光譜的基本特徵 048
2.3.1 螢光激發光譜的形狀與吸收光譜極為形似 048
2.3.2 螢光發射光譜的形狀與激發光的波長無關 049
2.3.3 發射光譜的輪廓和鏡像關係 050
2.3.4 斯托克斯位移 051
2.4 螢光衰減和螢光壽命 052
2.4.1 螢光衰減模型 052
2.4.2 螢光壽命的定義 053
2.4.3 螢光壽命的測量——時間分辨技術 055
2.4.4 分子發光壽命的時域分布特性 060
2.4.5 螢光壽命測量的套用 061
2.5 量子產率 061
2.5.1 定義 062
2.5.2 螢光量子產率的相對和絕對測定法 062
2.5.3 量子產率相對測定注意的幾個問題 065
2.6 穩態螢光強度 068
2.6.1 光吸收的Lambert-Beer 定律 068
2.6.2 螢光定量分析的基礎 069
2.6.3 螢光分析的局限性 071
參考文獻 072
第3章 分子結構：影響發光光物理過程的內在因素 075
3.1 電子躍遷類型和軌道類型的改變 075
3.2 分子結構方面 080
3.2.1 分子平面性和剛性的影響 081
3.2.2 雙鍵轉子和剛性化效應 082
3.2.3 單鍵轉子和分子共面性 082
3.2.4 螺栓鬆動效應 085
3.2.5 取代基的影響 086
3.3 基態與激發態分子性質的差別 090
3.4 幾類典型螢光體的結構 091
3.4.1 生物類螢光基團舉例 091
3.4.2 合成螢光染料 095
3.5 非典型螢光生色團及其發光聚合物 102
3.6 最低雙重激發態自由基的發光 103
參考文獻 104
第4章 溶劑效應和溶劑化動力學：影響發光光物理過程的外在因素 109
4.1 溶劑效應 110
4.2 一般溶劑效應 110
4.2.1 一般溶劑效應對吸收光譜的影響 111
4.2.2 一般溶劑效應對螢光光譜的影響 116
4.2.3 一般溶劑效應的定量表示 118
4.2.4 螢光極性探針——芘/蒽探針尺度 122
4.3 專屬性溶劑效應Ⅰ：氫鍵 128
4.3.1 基本概念 129
4.3.2 對螢光光譜的影響 130
4.3.3 對螢光強度的影響 131
4.4 專屬性溶劑效應Ⅱ：鹵鍵/s-穴鍵 132
4.5 專屬性溶劑效應Ⅲ：π-穴鍵 138
4.6 溶劑化動力學的定量處理 139
4.6.1 構建時間分辨螢光發射光譜 139
4.6.2 探針的溶劑化動力學和溶劑化弛豫時間或旋轉弛豫時間 140
4.6.3 螢光探針研究離子液體的溶劑化動力學 141
4.6.4 磷光探針研究毫秒級溶劑化動力學 145
4.7 紅邊效應 148
附錄 148
參考文獻 156
第5章 質子轉移、溫度和黏度對發光光物理過程的影響 161
5.1 質子轉移對螢光的影響 161
5.1.1 基態和激發態質子解離 161
5.1.2 激發態分子內或分子間的質子轉移 166
5.2 溫度和黏度對螢光強度及螢光光譜的影響 169
5.2.1 溫度的影響 169
5.2.2 黏度的影響 171
參考文獻 176
第6章 電荷轉移躍遷：吸收光譜和螢光光譜 178
6.1 基本現象 179
6.2 基本概念和電荷轉移的分子軌道理論 182
6.3 電荷轉移的熱力學和動力學基礎 183
6.4 常見電子/電荷供體和受體類型 187
6.5 電荷向溶劑轉移（CTTS）躍遷 187
6.6 分子內的跨環共軛和/或跨環電荷轉移 192
6.7 電荷轉移螢光的兩種機理 194
6.8 分子內和扭轉的分子內電荷轉移螢光 195
6.9 電荷轉移螢光的套用 198
參考文獻 207
第7章 溶液和異相介質的螢光猝滅 212
7.1 螢光猝滅概述 213
7.1.1 螢光猝滅現象 213
7.1.2 常見螢光猝滅劑及其猝滅機理 213
7.2 碰撞猝滅和靜態猝滅理論 222
7.2.1 溶液中的碰撞作用 222
7.2.2 碰撞猝滅方程：Stern-Volmer方程 223
7.2.3 靜態猝滅理論 225
7.2.4 動態和靜態猝滅的偏差 227
7.2.5 動態猝滅和靜態猝滅比較 229
7.2.6 非均相介質的發光猝滅 229
7.3 電子轉移及光誘導電子轉移（PET）猝滅 231
7.3.1 電子能量轉移（ET）和電子轉移（ELT）的比較 231
7.3.2 電子轉移的Rehm-Weller理論 232
7.3.3 電子轉移的Marcus理論 233
7.3.4 價帶間的電子轉移 235
7.3.5 電子的跳躍轉移 236
7.3.6 光誘導的電子轉移和感測器設計 237
7.4 電子能量轉移猝滅 239
7.4.1 能量輻射轉移 239
7.4.2 螢光猝滅的Frster共振能量轉移 240
7.4.3 交換能量轉移 246
7.4.4 電子能量轉移途徑的比較：局限性和模型的擴展 248
7.4.5 分子內的借鍵非輻射能量轉移：F?rster和Dexter型之外的電子能量轉移形式 251
7.5 螢光猝滅的典型套用 256
7.5.1 光譜尺的套用 256
7.5.2 膠束平均聚集數的測定 257
7.5.3 分子信標設計兩例 261
7.5.4 借鍵能量轉移的套用 262
參考文獻 265
第8章 螢光偏振和各向異性 270
8.1 螢光偏振和各向異性的物理基礎 270
8.2 穩態螢光偏振和各向異性的實驗測量 271
8.3 螢光偏振和各向異性的理論處理 274
8.4 偏振和各向異性光譜測量用於確定躍遷矩或辨別電子狀態 278
8.5 退偏振化 281
8.6 螢光各向異性測量在化學和生物分析中的套用 282
8.6.1 蛋白質旋轉動力學 282
8.6.2 螢光偏振套用於免疫分析 284
8.6.3 結合棒形納米粒子偏振特性的焦磷酸根檢測 286
8.6.4 螢光各向異性黏度探針 287
參考文獻 290
第9章 磷光光譜原理 291
9.1 磷光光物理基礎 291
9.1.1 分子單線態和三線態 291
9.1.2 三線態布居的機制 293
9.1.3 磷光光物理過程 294
9.2 磷光量子產率和磷光壽命 295
9.2.1 磷光量子產率和磷光壽命的定義 295
9.2.2 磷光量子產率和磷光壽命的測量 296
9.3 磷光與分子結構和電子躍遷類型 299
9.3.1 電子躍遷類型對磷光的影響：埃爾-薩耶德選擇性規則 299
9.3.2 分子結構 301
9.3.3 能隙律 302
9.4 增強室溫磷光的途徑 305
9.4.1 自旋-軌道耦合作用 305
9.4.2 電子自旋-核自旋超精細耦合 319
9.4.3 氘代作用 325
9.4.4 剛性化效應 326
9.4.5 聚集或晶化限制分子內旋轉弛豫作用 328
9.4.6 軌道限域效應 329
9.4.7 金屬納米粒子/溶膠局域表面電漿波耦合定向磷光 332
9.5 三線態研究方法 336
9.5.1 系間竄越速率常數的測定或估計 336
9.5.2 測定富勒烯三線態 338
9.6 稀土離子和其他金屬離子的發光 340
9.6.1 稀土螯合物的能量轉移及其發光現象 340
9.6.2 其他金屬離子的發光機理及發光壽命 345
9.7 磷光測量實踐中的若干問題 346
9.7.1 磷光和螢光之間競爭關係 346
9.7.2 螢光和磷光的識別以及同時檢測 347
9.7.3 重原子微擾劑的量 349
參考文獻 349
第10章 發光納點及化學感測機理 355
10.1 納點的螢光/磷光的起源 355
10.1.1 無機半導體量子點 355
10.1.2 金屬離子摻雜的無機半導體量子點 357
10.1.3 金屬納米粒子和金屬團簇 360
10.1.4 碳點和石墨烯點 362
10.1.5 矽點和金剛石納米粒子 368
10.2 量子點和其他納點發光猝滅或增強的一般途徑 371
10.2.1 電子或空穴的俘獲 371
10.2.2 量子點表面組成及形態的變化對其發光的猝滅或增強 371
10.2.3 順磁效應或電子自旋交換猝滅 372
10.2.4 化學感測機理舉例 372
10.2.5 偶極-偶極相互作用引起的螢光猝滅 378
10.2.6 親金/親金屬作用 378
10.3 問題與策略 380
參考文獻 380
第11章 光散射現象和共振瑞利散射光譜分析 389
11.1 光散射和共振光散射 389
11.2 共振瑞利光散射的條件和共振瑞利光散射光譜的獲得 391
11.3 瑞利和拉曼散射光對螢光測量的影響 392
11.4 共振瑞利光散射光譜在分析化學中的套用 394
11.4.1 核酸-卟啉相互作用的共振瑞利光散射現象 394
11.4.2 定量共振瑞利散射光譜分析 396
11.4.3 基於量子點和其他納米材料共振光散射的分析套用 397
11.4.4 離子締合物散射光譜及其套用 402
11.4.5 共振瑞利散射光譜用於碳納米管的結構表征 405
參考文獻 408
第12章 拉曼光譜分析原理和套用 410
12.1 拉曼光譜基本原理 410
12.1.1 拉曼光譜產生的條件：拉曼活性 410
12.1.2 拉曼光譜和紅外光譜選律的比較 414
12.1.3 拉曼光譜中的同位素效應 415
12.1.4 拉曼光譜的特徵參量：拉曼頻移 416
12.1.5 拉曼散射與紅外吸收的互補性 416
12.1.6 拉曼光譜的識譜 418
12.2 拉曼光譜的偏振和退偏 419
12.3 拉曼光譜新技術與新方法 419
12.3.1 雷射共振拉曼效應 419
12.3.2 表面增強拉曼光譜 420
12.3.3 顯微共焦拉曼光譜 421
12.3.4 受激拉曼散射和相干反斯托克斯拉曼散射顯微技術 422
12.3.5 時間分辨振動光譜 423
12.4 拉曼光譜的典型套用 423
12.4.1 化學結構鑑定 423
12.4.2 幾種炭材料的表征 424
12.4.3 生物醫學分析 428
12.4.4 文物鑑定和保護 431
12.4.5 寶石鑑定和鑑別 434
12.4.6 鹵鍵非共價相互作用的輔助表征 434
12.5 拉曼光譜的定量分析 440
參考文獻 444
