螢光 - 科學Online - 國立臺灣大學
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當通電時,電流通過並加熱燈絲,使燈絲中的電子逸出,電子再把管內的氣體變成電漿。
當電子與管內的水銀蒸氣產生碰撞,便會使汞原子中的電子激發,當回到 ...
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螢光 (Fluorescence)
臺北市立第一女子高級中學三年級林欣怡/臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
廣義中,人們將生活中會微弱發光的物質稱為螢光。
但事實上,螢光是物質受某波長光線(例如紫外線或x射線)照射而吸收能量後,消耗部分能量,而釋放出另一較長波長的光線(通常是可見光),即是我們所能見到的螢光。
螢光物質並非主動發光體,而是「光致發光」的現象,本身並不放出熱量,所以是一種冷發光。
螢光產生的機制如下:
S0+hvEX→S2→S1→S0+hvEF
簡單來說,螢光物質吸收入射光能量後,電子從基態S0躍遷至激發態S2,處於激發態S2的電子可經多種途徑回到基態。
例如電子可從S2躍遷至較低能階的S1,再從S1以發光方式釋出能量回到基態S0。
(入射光頻率vEX,螢光頻率vEF)
螢光物質的應用如下:
(1)日光燈:
日光燈管內充滿了水銀蒸氣,而在玻璃螢光管的內側表面,則塗上一層螢光劑。
當通電時,電流通過並加熱燈絲,使燈絲中的電子逸出,電子再把管內的氣體變成電漿。
當電子與管內的水銀蒸氣產生碰撞,便會使汞原子中的電子激發,當回到基態時再將能量以紫外線(UV)的形式來釋放。
日光燈管壁上的螢光物質會吸收紫外線,然後放出較低波長的可見光。
(2)螢光基因轉殖技術:
1962年,當人類找出水母身上會發光的螢光蛋白後,便試圖把水母的螢光基因轉殖到各種生物上。
例如2003年當選全球最酷發明的是台灣發明的螢光魚。
這樣的技術也為生醫帶來進一步的福祉。
可以透過螢光顯微鏡,雙眼直接進行動物的活體觀察,而減少使用醫學上的毒理實驗,可以降低新藥開發的成本。
學術上,將一種無免疫反應及無毛的特殊小鼠,植入篩選成功具備螢光基因的人類肝癌細胞,不需經過解剖,在暗房中便可以觀察癌細胞的擴散等過程,進行有效的追蹤。
隨著螢光蛋白的後勢看漲,這項技術也被應用在食品上,引起眾多質疑。
擔心基因改良食品是否有害,以及螢光魚的販售勢必破壞生態環境等。
(3)螢火蟲:
並非所有的螢火蟲都會發光,台灣目前有三十多種螢火蟲,能發光的只有六、七種。
螢火蟲的發光方式是屬於生物發光。
螢火蟲腹尾的發光器裡,有專門製造螢光素和螢光酶的細胞,螢光素會在螢光酶的催化下,消耗ATP發生氧化,產生激發態的氧化螢光素,當氧化螢光素回到基態時便會放出光子。
螢火蟲的發光效率非常高,幾乎全部能量都拿來放出光子,因為是冷光,螢火蟲也不會過熱燙傷。
(4)螢光棒:
一般所使用的螢光棒,結構可以分為內外管,外管是透明的塑膠,而內管則是一根玻璃管。
玻璃管內裝入濃度約35%的雙氧水,內外管中間的夾層則放入螢光染料及「草酸苯酯」衍生物的混合物。
當我們要使用時把內部的玻璃管折斷,便會混合草酸苯酯與雙氧水,使酯類被氧化產生激發態,而激發態回到基態的過程會藉由光子釋放能量,光的波長則影響顏色。
螢光與磷光的不同:
磷光與螢光一樣,都是一種光致冷發光的現象,兩者的差別僅在於電子返回基態的時間不同。
一般將光源移除後,螢光效應便會消失,而磷光卻能持續很久。
如古代的夜明珠便是一種磷光。
參考資料
1.http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Fluorescence
2.http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title…&variant=zh-tw
3.http://www.cgu.edu.tw/GE/nature_plan/94/present_pdf_eAB/eA1_biofluoro.pdf
4.http://www.shs.edu.tw/works/essay/2005/10/2005103113212228.pdf
5.中華兒童百科全書
6.http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%97%A5%E5%85%89%E7%87%88&variant=zh-tw
7.http://www.scpo.nccu.edu.tw/show/part1/b/B5/main.html
8.http://www.paleowonders.com.tw/monograph03_2.htm
9.http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E8%9E%A2%E7%81%AB%E8%9F%B2&variant=zh-tw
Tags:Fluorescence,螢光,螢光或磷光
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