光谱相关知识

1、组会报告组会报告陈泽林2015年6月19报告内容报告内容 1、光谱基本知识、光谱基本知识 2、叶绿素荧光、叶绿素荧光1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这可算是最早对光谱的研究。一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素光谱基本知识光谱基本知识 光谱（光谱（Spectrum） ：是复色光经过色散系统：是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，

2、被色散开的单色光按（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。光学频谱。光谱分析的基础：每一种气态化学元素都具有一组特征的线光谱。光谱的用处：1 进入微观世界的钥匙研究物质结构，相互作用和物理过程2 触摸遥远世界的工具天体物理 天体的组成 天体的运动 哈勃红移 l=l0(1+v/c)/(1-v/c)1/2光谱分析：科学研究，工业生产，环境监测，医疗光谱光谱吸收光谱吸收光谱发射光谱发射光谱分子光谱分子光谱连续光谱连续光谱原子光谱原子光谱发光：物质不经过加热阶段，将其内部以某发光：物质不经过加热阶段，将其内

3、部以某种形式吸收的能量直接以光能的形式释放出种形式吸收的能量直接以光能的形式释放出来的非平衡辐射过程。来的非平衡辐射过程。根据其吸收的能量的来源，可分为光致发光、根据其吸收的能量的来源，可分为光致发光、电致发光、阴极射线发光电致发光、阴极射线发光 、X X射线及高能粒射线及高能粒子发光子发光 、化学发光（生物发光、化学发光（生物发光 ）等。）等。叶绿素荧光叶绿素荧光1 植物体内能量的分布植物体内能量的分布97%叶绿素溶液的荧光叶绿素溶液的荧光可达到吸收光能量可达到吸收光能量的的10%左右，而在左右，而在鲜叶中的叶绿素荧鲜叶中的叶绿素荧光只能达到吸收光光只能达到吸收光能量的能量的 0.11%。荧

4、光：光照射到某些原子时，光的能量使原子核周围的一些电子荧光：光照射到某些原子时，光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道，即从基态跃迁到第一激由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道，即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的，所以会恢复基态，当电子由第一激发单线态恢态等是不稳定的，所以会恢复基态，当电子由第一激发单线态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，所以产生荧光。复到基态时，能量会以光的形式释放，所以产生荧光。2 叶绿素荧光光谱叶绿素荧光光谱叶绿素荧光分子吸收到光能后

5、，电子由低能级跃迁至高叶绿素荧光分子吸收到光能后，电子由低能级跃迁至高能级，然后再释放能量的过程中发出荧光，将能量按波能级，然后再释放能量的过程中发出荧光，将能量按波长排列的曲线就是叶绿素荧光光谱。长排列的曲线就是叶绿素荧光光谱。荧光光谱与激发光源的波长无关，只与叶绿体本身的能级结构有关，已有研究表明由于植物种类、生长状况不同，植物激发的荧光光谱特征表现不同。因此可以根据荧光光谱对荧光物质进行定性或定量分析鉴别叶绿素的生理状况。发射光谱发射光谱激发光谱激发光谱斯托克司斯托克司(Stokes)位移位移荧光量子产率荧光量子产率Q荧光强度荧光强度荧光寿命荧光寿命荧光光谱一些术语荧光光谱一些术语已知已

6、知 740nm 和和 685nm 两个荧光峰分别对应于光系统两个荧光峰分别对应于光系统和光系统和光系统的反应中心叶绿素分子的反应中心叶绿素分子 a利用峰值及荧光强度的不同可将不同类型的植物进行鉴别与区分，利用峰值及荧光强度的不同可将不同类型的植物进行鉴别与区分，685nm/740nm 和和 440nm/550nm 荧光强度比值可以作为植物区分的两种参数。荧光强度比值可以作为植物区分的两种参数。环境因素对荧光的影响环境因素对荧光的影响(1) 溶剂性质的影响溶剂性质的影响(2)介质酸碱性的影响介质酸碱性的影响 (3)温度的影响温度的影响3 叶绿素荧光诱导动力学叶绿素荧光诱导动力学绿色植物或是含有叶绿素的组织经过暗适应后突然暴露在绿色植物或是含有叶绿素的组织经过暗适应后突然暴露在可见光下，叶绿素分子发出一种暗红色而且强度不断变化可见光下，叶绿素分子发出一种暗红色而且强度不断变化的荧光信号，该过程称为叶绿素的荧光信号，该过程称为叶绿素 a 荧光诱导动力学，荧光诱导动力学，而而荧光强度随时间变化的曲线就是叶绿素荧光动力学曲线荧光强度随时间变化的曲线就是叶绿素荧光