Элементы квантовой биофизики

Виды люминесценции:

1. 
   Спонтанная (самопроизвольная)
   
2. 
   Вынужденная (индуцированная)
   

В зависимости от способа предварительного возбуждения молекулы:

1. 
   Фотолюминесценция (светом)
   
2. 
   Электролюминесценция (электрическим полем или током)
   
3. 
   Хемилюминесценция (в результате химической реакции)
   

По механизму излучения:

1. 
   Флуоресценция
   
2. 
   Фосфоресценция
   

Флуоресценция – испускание кванта излучения при переходе с первого синглетного возбуждённого уровня на основной (чрезвычайно малая длительность 10^-9 – 10^-6 с):

Фосфоресценция (послесвечение) – испускание фотона при переходе с триплетного возбуждённого уровня на основной (затухает 10^-3 – 10 с):



Диаграмма состояний – схема, на которой представлены основные типы переходов между энергетическими уровнями.

Если Е_фл > Е_фс, то , и .

a, a₁ – переходы с поглощением энергии
b, e – растрата энергии в тепло
c – флуоресценция
f – фосфоресценция
d, g – все виды безизлучательных переходов


Спектры поглощения и люминесценции.

У каждого вещества – характерная система энергетических уровней, поэтому излучения разных длин волн испускаются и поглощаются по-разному. Следовательно, спектральный состав испускаемого и поглощаемого излучения – важнейшая характеристика вещества.

Спектр поглощения – зависимость оптической плотности образца от длины волны падающего света: .
Спектр люминесценции – зависимость интенсивности люминесценции от длины волны люминесценции: .
Так как часть энергии высших возбуждённых уровней растрачивается в виде тепла, кванты люминесценции меньше поглощённых квантов. Соответственно, длина волны люминесценции больше длины волны поглощённого излучения. Так как триплетный уровень расположен ниже синглетного, кванты фосфоресценции меньше квантов флуоресценции, а длина волны фосфоресценции больше длины волны флуоресценции. Поэтому для спонтанной люминесценции справедливо правило Стокса: спектры флуоресценции и фосфоресценции сдвинуты в сторону больших длин волн относительно спектра поглощения того же вещества.

Интенсивность люминесценции зависит также от длины волны падающего (возбуждающего люминесценцию) света. Отношение интенсивности люминесценции к интенсивности падающего света - относительная интенсивность люминесценции.