在紫外光照射下下发光的原理是什么？

病理医师

在紫外光照射下下发光的原理是什么？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/382212382

卡卡

感谢 @潘安 提到我。
一个较为直接的简单说法就是，如果光源的频率匹配，原子分子会吸收光子成为激发态，但激发态不稳定，一段时间以后，原子分子再发射光子回到基态，就表现为发光。当然回家的路漫长，也可能不发光而经过IVR（inner vibrational redistribution）把吸收的光能以热运动的形式放出去，这样黯然回到基态。
如果分子的激发态比较刚性，或者分子本身是以分子晶体存在的，那么会主要的遵循垂直激发机理，哪里上来哪里下去，或者发射出来的光频率改变不大（部分光能送给了分子振动），这就叫荧光（fluorscence）。如果分子垂直激发态还能变成其他的激发态，即发生了所谓的系间窜跃（intersystem crossing），发光的时间会增长，叫磷光（phosphorescence）。而激发态原子/分子也可能自发辐射，这个发光机制最早由爱因斯坦予以解释，但没有给出成因；量子光学里由Wigner-Weisskopf公式给出。
具体理论细节等我慢慢补上。
有兴趣可以参考我的合作文章（虽然是一篇小文章，发表过程中我们也学习了不少相关知识）：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpca.6b12290也希望有兴趣的同学能详细研究，光谱是一个很有趣的研究领域。 @薛定豆 是业内理论专家。 @Luyao Zou 是实验专家。 @林舟 是业内超佬。
2020年5月更新：
受激辐射和自发辐射的机理我已经整理出，请看下边：
Yongle Li：（原子）自发辐射的半经典理论Yongle Li：（原子）自发辐射的cavity QED理论

大力水手

谢邀
用我给学生上课的ppt讲好了


样品发光现象通常包含两类，
1、自发发光，比方说自发荧光。生物体都会自发荧光。下图是我们实验室里自己拍的花粉自发荧光结果。



实验室拍摄下的花粉自发荧光结果  姚组版权所有

2、激励发光（被动），包括光致发光、电致发光、声致发光、化学发光
而题主所题的紫外光激发发光就是光致发光（荧光、磷光）

为什么紫外光激发会发光呢？

这里要先讲一点原子物理，更多关于原子物理请咨询 @Yongle Li @奶牛小雪球 ，我不是很专业。
原子物理里很重要一条，泡利不相容原理（Pauli exclusion principle）：
在同一轨道上的两个电子的自旋方向要彼此相反，即基态分子的电子是自旋成对的，净自旋为零，这种电子都配对的分子电子能态称为单重态。
进而我们引入了单重态、三重态的概念。

单重态三重态是相对于基态是闭壳层的分子而言的，如果基态本身是开壳层，那么激发态也可以是二重态；针对 d 区过渡金属，也可以有五重态和七重态。

• 单重态 (singlet, S0，基态)：同一轨道上的电子具有相反方向的自旋
• 单重激发态 (S1, S2…)：被激发的电子在新轨道中的自旋方向和（自己）原来相同
• 三重激发态 (triplet, T1, T2…)：被激发的电子在新轨道中的自旋方向和（自己）原来相反
其中S0态是基态，它很稳定，所以电子受激发之后最终要回到S0态。三重态(T)具有比单重态(S)更低的能量和更大的激发态寿命（时间）。
补充完这一知识后，我们看到右边的Jablonski能级图。
当样品（主要是生物样品，金属样品会发生光电效应）受到紫外光照射后，电子吸收能量受到激发，从S0态跃迁到S1或者S2激发态。那些到S2态的电子经过内转换/振动弛豫，回到S1态，与原先S1态的电子都会最终回到S0态，从而发射出光子，这个称为荧光。有的电子以放热的形式将多余的能量辐射给周围环境回到S0态，不发射光子。有的经过系间跨越到了T1、T2三重态，其中有到T2态的电子经过内部转移到T1态，和T1态的电子都最终回到S0基态，发出磷光。对荧光和磷光的区分，一般是区分激发态是否单三态，但更宏观的区分是判断亮态/发光态(bright state/emissive state)这个激发态多重度是否和基态一致，一致则是荧光，不一致就是磷光。
其中，以放热的形式将多余的能量辐射给周围环境包括振动弛豫、内部转移、系间跨越及外部转移等过程统称为无辐射跃迁。
像荧光、磷光以放光的形式将多余的能量辐射给周围环境，称为辐射跃迁。
系间跨跃是指不同多重态之间的无辐射跃迁过程，它涉及到受激发电子自旋状态的改变。如由第一激发单重态S1跃迁至第一激发三重态T1，使原来两个自旋配对的电子不再配对。这种跃迁是禁阻的。三重态禁阻则是因为对称性禁阻或者宇称禁阻，这一点在重原子效应下被微扰后，由于形成新的三重态（这里的三重态不是纯的三重态，是部分单重激发态和三重激发态经微扰后的混合三重态，此时选律不严格禁阻），加上本身形成三重态的概率和比单重态更稳定等因素，才有更长的激发态寿命，以及对应的发光寿命，寿命范围在10^-7~10^3s。因此，外光源照射停止后，磷光仍可持续一短时间。由于经过系间跨跃及T1中振动弛豫丢失了一部分能量，所以磷光波长比荧光波长要长.
必须指出的是 T1态还可能通过热激发而重新跃回S1，然后再由S1经辐射跃迁回S0，发出荧光，这种荧光称为延迟荧光，其寿命与磷光相近，但波长比磷光短。另一种延迟荧光则是两个三重态分子碰撞，形成一个基态分子和一个单重态分子（TTA-upconversion）。

感恩由您

电子因为被uv激发跃迁到高能级，因为高能级不稳定降为低能级时能量以光的形式散发出来