激发光谱与发射光谱有什么区别？详细解释是？

balabala

二者都属荧光光谱法
原文地址：https://www.zhihu.com/question/29385156

长长的路

这个问题很多上过《仪器分析》课的学生如果懒惰不求甚解，也是糊里糊涂的，很多东西又觉得自己了解了。过后一看三维荧光谱，觉得甚是高科技。然后这些人就跑去搞光电功能材料和体系的合成和构建去了，然后每年都在闹笑话，闹不同的笑话。一直闹到SCI上去，现在连审稿人也大多数都半明白半糊涂了。
先上一个公式：编乎的公式编辑器不好使，在ppt上输入公式，拷贝屏幕直接贴图倒是很简单


这个公式是我总结的，没什么发明，也没什么原理，就是简单的逻辑关系。
lamda表示光的波长，exc表示激发端的波长，em表示发射端的波长。
左边的下标PL表示I代表的强度是光致发光的光强（以光子数为单位），右边的下标exc统一代表激发光的意思。 代表光致发光的量子产率。注意量子产率可能是激发光波长的函数，并且这歌可能性随你研究的东西的研究价值的提高而提高。
公式的左边是光致发光强度的积分。这个公式换个方式，大家就容易明白了。


括号里1-T的部分就是研究对象（某分子溶液之类）对光的吸收比率。
回到第一个公式，公式左边的积分式内部是一个函数，如果我们固定激发光的波长，样品选定后T值是个固定值，量子产率 也是定值，那么公式右边其实就是一个用光子数计量的有效光强。公式左边的函数积分与值相等，而函数的形状（对发射波长）就是样品的光致发光发射谱，通常说的就是荧光发射谱或磷光发射谱。
如果我们固定发射光的波长，那么公式左边就成了一个固定的函数值，但是这个函数是个被动的只有形状有意义的函数，它的真实变量在公式右边。也就是说此时右边的激发光强变化，左边就会随之改变。但是有意义的在激发光强之外。
如果我们不考虑激发光强的变化/或者利用设备监控屏反向校正激发光强的变化。那么公式1左边的函数值就取决于另外两项了：


这两项就意味着某一固定发射波长处光致发光强度（以光子数计）随激发光波长这一变量的变化规律。这个形状就是激发谱。
但是一定要注意，这个形状是实验上的激发谱，理解到这里，你已经是一个国内比较合格的研究生了。然而用这一步的思维去做实验，作出一堆堆的错误数据，发表了不少奇奇怪怪得结果就是后面的故事了。
讲到这里，留2个作业：
A：1-T的那部分，和吸收谱有什么关系？
B： 的那部分随激发波长的变化代表什么含义？有什么限制规则？

检验医师

简洁一点，激发光谱是表征连续波长发射某一特定波长荧光的能力，发射光谱是表征在某一特定波长激发下发射连续波长荧光的现象。

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1. 荧光的定义（fluorescence）。
对于荧光有这样一些文字的定义和解释：a. “荧光是物质或分子发出的冷光（luminescence）”。所谓冷光，是指光并非由热产生，可以是光致、电致、化学反应所致等等（反正就不能是热致）。b. “当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，立即退激发并发出比入射光波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。”
这些文字的解释都难以理解和形象化。其实对于荧光最好的解释来自于对光子与物质分子作用过程（分子的激发和驰豫）的理解。
2. 荧光从何而来 —— 分子的激发和驰豫 ？

图 1



PS：图1摘自Principles of fluorescence Spectroscopy, Joseph R. Lakowicz
图1为一种Jablonski diagram（就简单的理解为能级图吧）。图中S0，S1，S2分别表示分子中的电子基态，第一、第二电子激发态。当分子吸收光子，电子则可能从基态（S0）跃迁到激发态（S1，S2）。激发态电子不稳定，会从激发态（S1，S2）回到基态（S0），并发出荧光（这就是荧光的源头）。当然并不一定要发出荧光，可以产生热或者其他形式能量。如果电子从激发态（S1）通过系间窜越转化为电子T1激发态，然后再从激发态T1回到S0，则发出磷光。（磷光与荧光的根本区别在此）。至于S1激发态和T1激发态的区别主要在于电子自旋的方向（单线态和三线态）。
分子吸收光后其中电子的激发和驰豫分别需要满足两大规律。激发过程满足Franck – Condon规则；退激发满足Kasha规则。Franck– Condon规则（图2A）的大意为：电子的跃迁过程很快，这一过程中原子核的相对位置来不及发生变化，可以简单理解为垂直跃迁。而Kasha规则（图2B）规定在电子驰豫复合的过程中，首先电子要驰豫到电子激发态的最低能级，然后再回到基态。如图2所示：
图 2


PS：图2摘自维基百科相关词条
3. 如何解读荧光光谱（稳态）

3a ：荧光光谱分为：激发光谱（PLE）和发射光谱（PL）。
激发光谱：固定发射光的波长，改变激发光的波长，记录荧光强度随激发波长的变化。
发射光谱：固定激发光的波长，记录不同发射波长处荧光强度随发射波长的变化。
无论是激发还是发射荧光光谱图，其都是记录发射荧光强度随波长的变化。所以荧光光谱中纵坐标为强度，横坐标为波长。首先从图中能获取峰位和半峰宽。峰位的直观体现是荧光的颜色；半峰宽则表示荧光的纯度。
图 3



PS：图3摘自Nano Letters，2，1027
荧光光谱常与吸收光谱同时出现。所以可以与分子的吸收光谱相比较。图3A为同一物质的吸收光谱（UV - Vis）、荧光激发光谱（PLE）和荧光发射光谱图（PL）。从图中不难发现激发光谱与吸收光谱非常相似。但是两者有着本质的不同，吸收光谱的纵坐标是吸光度（Absorbance），反应物质吸收光的情况；荧光光谱的纵坐标是分子发出的荧光强度（Intensity），其不仅与物质吸光能力有关还和量子效率有关。在很多研究体系中，常常结合两者分析问题。

关于荧光光谱的更多问题，可以到微信公众号 “rationalscience”查看。

同花顺

激发光谱和发射光谱之区别
激发光谱可以分析在不同激发波长下，物质的特定波长荧光的强度变化。荧光激发光谱的形状与发射波长无关。
通过测量荧光体的某一波长发光强度随激发光波长的变化而获得的光谱，称为激发光谱。
通过使不同波长的入射光照射激发荧光体，发出的荧光通过固定波长的发射单色器照射到检测器上，检测其荧光强度，记录光强度对激发光波长的关系曲线，即为激发光谱。通过激发光谱，选择最佳激发波长——发射荧光强度最大的激发光波长。
发射光谱可以分析在固定激发波长下，物质的荧光强度与波长的关系。荧光发射光谱的形状与激发波长无关。
通过测量荧光体的发光强度随发射光波长的变化而获得的光谱，称为发射光谱。
固定激发光的波长，扫描发射光的波长，记录发射光强度与发射光波长的关系曲线，即为发射光谱。
如要测试一个物质是否有荧光，到底该选用哪一种谱，是激发光谱还是发射光谱？
A同学说：所谓的荧光光谱是指发射光谱，固定好激发波长，然后测不同波长处的荧光强度，可以先用紫外测一下最大吸收峰的位置作为激发波长。
B同学说：判断是否有荧光，主要是看发射谱。激发波长可以通过测吸收光谱来得到，一般先测吸收找到最大吸收位置，再用这个波长测发射，找到发射峰。

感恩由您

@yhHHh jjj 说的属于原子发射谱和原子吸收谱，并不属于荧光光谱的范畴。
在光照（激发光）的作用下，荧光分子从基态跃迁到激发态，在从激发态返回到基态的过程中，有可能会发射光子而发光（发射光），如果激发态到基态的跃迁过程是自旋允许的称为荧光，自旋禁阻的称为磷光。
发射光谱是固定激发波的波长，测定发射光强度与波长（有时候也测波数或者频率等）的关系，通俗而不太严谨的说，发射光谱测定的是发射光的颜色。
激发光谱是固定发射光的波长，测量激发光的波长与荧光强度之间的关系。如从发射光谱知道某分子最大发射波长是500nm，我们希望知道用哪个波长的激发光照射这个分子，可以获得最大的发射强度，就可以通过测定激发光谱来实现。
一般情况下，最大激发波长小于最大发射波长。
实际应用中，根据我个人经验，发射光谱用得比激发光谱要多。