Люминесценция (флюоресценция и фосфоресценция), ее механизмы, законы и методы исследования.

Пути размена энергии возбужденного состояния молекулы

При поглощении кванта света молекула переходит в возбужденное состояние. Так как долго находиться в этом состоянии молекула не может, она возвращается в основное состояние. Энергия возбужденного состояния может тратиться (размениваться) на разные процессы при:

· переходе в основное состояние с выделением энергии в виде тепла;

· высвечивании квантов света: люминесценция (флюоресценция и фосфоресценция);

· миграции энергии;

· фотохимической реакции.

По своей сути все фотобиологические процессы – это пути размена энергии возбужденного состояния молекул.

Высвечивание кванта света при переходе с возбужденного состояния в основное называется люминесценцией. Она подразделяется нафлюоресценцию и

фосфоресценцию.

Флюоресценция – высвечивание кванта света при переходе с нижнего возбужденного синглетного состояния в основное. Переход с высшего возбужденного синглетного уровня на нижний синглетный возбужденный уровень сопровождается выделением тепла и называется внутренней конверсией.

Характеристики флюоресценции:

· Спектр флюоресценции: зависимость интенсивности флюоресценции от длины волны.

· Квантовый выход флюоресценции: отношение числа квантов высветившихся к числу квантов поглощенных.

· Время жизни кванта флюоресценции 10^-8 – 10^-9 сек.

Законы флюоресценции:

· Закон Стокса: спектр флюоресценции сдвинут в длинноволновую область по сравнению со спектром поглощения.

· Правило Левшина: коротковолновая часть спектра флюоресценции симметрична длинноволновой области спектра поглощения.

· Закон Вавилова: квантовый выход флюоресценции не зависит от длины волны возбуждающего света.

Методы изучения: флюорометрические исследования отличают от спектрофотометрических необходимость применения особого светофильтра после объекта, не пропускающего длину волны возбуждающего света, но позволяющего регистрировать длину волны флюоресценции образца.

Фосфоресценция – высвечивание кванта света при переходе с триплетного уровня в основное состояние. Переход с высшего синглетного возбужденного уровня на триплетный уровень сопровождается выделением тепла и называется интеркомбинационной конверсией (Рис.3).

Характеристики и законы фосфоресценции – те же, что и для флюоресценции.

 

Рис.4.Спектральные характеристики при поглощении света (1) и его люминесценции (2). По оси абсцисс – длина волны По оси ординат – оптическая плотность.