04_光与物质的相互作用3.pptx

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1、生物光学计量光与物质的相互作用散射分类归纳13:58发生在组织内的弹性散射3透射也是光在介质中的折射的一中形式，均匀介质满足折射定律；不均匀介质光被吸收后，剩余的能量以散射透射和散射反射的形式传输。13:58光的透射ss’ScatteredandreflectedScatteredandabsorbedScatteredandtransmittedmal,msl,g出射光子的分类对于生物组织体这样的混沌介质，如果以超短激光脉冲入射，则出射的光可以按照其在组织体中传播的时间被分为三类弹道光和蛇形光又被统称为早期到达光关于三类光子的讨论（1）弹道光的特点光子具有相同的且最短的光

2、子飞行时间。在光的入射方向出射。保持了入射光的相干性。（2）蛇形光的特点飞行时间略长于弹道光。出射方向分布在入射光方向周围较小的立体角内。基本保持了入射光的相干性。共性可应用L-B穿透深度小Application:OCT(opticalcoherencetomography)（3）漫射光的特点经过不同的路径到达表面，在组织内传播所经历的飞行时间差异很大。组织体的表面的出射光强是一个时间分布曲线（temporalprofile），分布曲线的形状不但和组织体厚度有关而且和组织体的光学参数有关。出射方向几乎是任意的。不再保持相干性。Application：DOT(diffused

3、opticaltomography)无法应用L-B组织体发光荧光的产生过程无辐射跃迁：指以放热的形式将多余的能量辐射给周围环境,包括：(a)振动驰豫(vibrationalrelaxation,VR)：振动态内的跃迁(b)内转换(internalconversion,IC)：单（三）重态到单（三）重态间的跃迁(c)外转换(externalconversion,EC)：激发态到基态的跃迁(d)系间跨越(intersystemcrossing,ISC)：单重态到三重态间的跃迁辐射跃迁：指以放光的形式将多余的能量辐射给周围环境。激发态→基态的能量传递途径电子处于激发态是不稳定状态

4、，返回基态时，通过辐射跃迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；传递途径辐射跃迁荧光延迟荧光磷光内转移外转移系间跨越振动弛预无辐射跃迁激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大，发光强度相对大；荧光：10-7～10-9s,第一激发单重态的最低振动能级→基态；磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；S2S1S0T1吸收发射荧光发射磷光系间跨越内转换振动弛豫能量l2l1l3外转换l2T2内转换振动弛豫按分子激发态的类型划分时,由第一激发单重态所产生的辐射跃迁而伴随的发光现象称为荧光.由最低的电子激发三重态所产生的辐射跃迁,其发光现象称为磷光.主要光谱参

5、量13激发谱固定发射波长(一般将其固定于发射波段中感兴趣的峰位)，扫描出的化合物的发射光强(荧光/磷光)与入射光波长的关系曲线。发射谱固定激发波长(一般将其固定于激发波段中感兴趣的峰位),扫描出的化合物的发射光强(荧光/磷光)与入射光波长的关系曲线。吸收谱化合物的吸收光强与入射光波长的关系曲线。14吸收谱反映出的是物质的基态能级与激发态能级之间所有的允许跃迁。通常状态下的物质的表观颜色大部分时候取决于其吸收特性。激发谱则反映的是基态与所有与该荧光发射有关的能级之间的跃迁。其所呈现的关系比吸收谱要有选择性，但有时候又不如吸收谱来的直接。电子跃迁到不同激发态能级时，吸收不同波长

6、的能量(如能级图2,1)，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光(如’2)。因此，发射谱的形状与激发波长无关。主要光谱参量激发光谱与发射光谱？形状和吸收光谱的形状极为相似，并呈现“镜像”现象；波长总是比激发波长稍长；发射光谱的形状和激发光的波长无关；只有一个荧光带；荧光发射的强度和激发光的波长有关。主要光谱参量荧光光谱与磷光光谱16荧光光谱固定激发光波长物质发射的荧光强度与发射光波长关系曲线，如右图中曲线II。荧光本身则是由电子在两能级间不发生自旋反转的辐射跃迁过程中所产生的光。磷光光谱固定激发光波长物质发射的磷光强度与

7、发射光波长关系曲线，如右图中曲线III。磷光本身则是由电子在两能级间发生自旋反转的辐射跃迁过程中所产生的光。17光谱图荧光光谱与磷光光谱1、辐射量子效率or量子产额（quantumyield）影响量子产额的因素主要有：内部因素：分子内可进行能量转换的振动能级的数目等外部因素：物质分子所处的环境（需要稳定的环境）荧光发光的表征2、荧光强度（fluorescenceintensity）为摩尔吸收系数；为样品的厚度；为样品中荧光剂的浓度。对于极稀的溶液：3、荧光寿命（fluorescencelifetime）在脉冲激励