熒光物質發光的原理是什麼？

01-05

簡版：分子吃下了來自外界的能量，整個人都excited了。然後他精神亢奮，需要發泄。有些時候就到處砸東西，把能量以震動之類的形式耗散了。有些時候就眼睛一亮，誒，放出一個光子。然後就有了熒光。

詳版：分子受到（來自於光，電，dipole resonance，有些時候甚至是mechanical force的）激發，進入excited state（對就是excited的那個excited），然後從excited state回到ground state的時候，在條件允許的情況下就可能將多餘的能量以一個光子的形式丟出來。再進行細分，如果是從singlet excited state掉下來同時丟出一個光子，就是熒光fluorescence，如果從triplet excited state掉下來同時丟出一個光子，就是磷光phosphorescence。當然也有更複雜的情況比如lanthanide complex的發光。

來自 @gl55 的更正：再進行細分的情況是，如果excited state和ground state的spin multiplicity一樣就是fluorescence，excited和ground state的spin multiplicity不一樣的就是phosphorescence。原先的那個說法是常見的，但是不是嚴格的。

分子excited之後，有的可以發光比如OLED，有的可以發生化學反應比如光合作用，有的可以產生電勢差比如有機太陽能電池~是不是很excited啊

謝邀。

如圖為Jablonski能量圖。

一個分子，按照激發態電子自旋不同，分為單重態（S態）和三重態（T態）。根據分子軌道理論，一般分子常溫下基態都是單重態（氧氣等比較罕見的分子基態是三重態）。

那麼，處於S0態的分子，通過光激發或者其他方式吸收外界能量，被激發到激發態S1.2.3.4......態。OK那麼吸收了能量之後捏，就要退激回S0態。這樣，根據Kasha規則，所有態的激子通過內轉換（IC）和振動馳豫（VR）退回到S1態，然後退激回基態。這個過程涉及到發光的話，就產生了熒光。

圖右邊是磷光過程。激子到達S態後，通過系間竄越（ISC）跑到T態，同樣退激發出磷光。

對於一個熒光材料，這兩個過程都是存在的。然而，S1到S0態發出熒光是肯定的，但是由T1到S0是一個自旋禁阻的過程，在室溫下並不能成功退回基態。因此，這個過程就變成熱的形式耗散掉了～

熒光分子，有多亮呢？這是我畢業設計做的分子，紫外燈一照……

然而，這是一個延遲熒光（TADF）分子……

（定稿前的……）

一個TADF分子，如果屬於電激發（感謝評論區的親）其中有正常熒光。而還有一部分熒光屬於延遲熒光。TADF分子中，由於有一個很小的三重態單重態能級差，處於T態的激子可以通過吸收外界能量，輕鬆越過能壘回到S態重新發出熒光。TADF分子熒光量子產率高，發光效率高，是現在比較新的研究內容。

除此之外，還有一種熒光是稀土材料發出來的。這個發光機理好像是個什麼陷阱理論，不是很清楚，這裡就不說了～

通常情況下，分子中電子排布在n軌道以下的軌道上，這種狀態稱基態。分子吸收光子後，基態的一個電子被激發到反鍵分子軌道（電子激發態），稱為電子躍遷。分子中相鄰的電子能級的能量差約為1~20eV，這樣的能量與紫外線和可見光的能量相當。因此，產生電子躍遷的必要條件是物質必須接受紫外光或可見光的照射，只有當照射光的能量與價電子的躍遷能相等時，光才能被吸收。

常見熒光增白劑VBL結構式

我們可以看見結構含有大量苯環，共軛雙鍵(發色基團）及—NR2（助色基團，促進紫外線吸收基團）。

謝邀，先概括一下大概的原理：熒光材料一般主要是由基質和激活劑組成的，基質一般都是電子殼層充滿的離子，所以比較穩定，激活劑一般都不是滿殼層的離子，激活劑離子會固溶在基質內。其次，在固體內部原子的軌道會重新組合形成能帶，其中充滿電子的部分是滿帶，未填充電子的部分會形成導帶，滿帶和導帶會有能量差，滿帶的能量比導帶低（因為穩定的物質保持能量較低，所以填滿了電子的滿帶一定是比沒有填電子的導帶能量低的），在一定的激發能量下，激活劑離子的價電子會被激發到導帶，之後如果電子再從導帶回到滿帶的話就會放出光子。

舉一個例子，這個例子是我們無機化學實驗課上做的實驗，製備了以氧化鍶-氧化鋁以一定的比例作為基質，摻入二價銪離子和二價鏑離子作為激活劑，銪離子和鏑離子會取代基質中的二價鍶離子（銪離子、鏑離子和鍶離子的半徑比較相近，所以可以取代），這種材料中由於二價銪離子（二價銪離子的價層電子結構是4f7）具有孤電子，所以孤電子可以被激發到導帶，之後如果激發的電子從導帶回到滿帶就會放出光子，由於這個光子的能量是特定的（就是滿帶和導帶的能量差），所以觀察到特定顏色的熒光。另外這種材料中二價鏑離子可以提供陷阱能級，二價鏑離子可以「捕獲」被激發的高能電子，從而將高能電子的能量儲存，所以如果這種材料在激發源下放置一段時間後，在沒有激發源的狀況下這種材料可以持續發光，就是由於鏑離子可以將儲存的能量釋放了出來，並且可以持續一段時間。

最後放圖，這是我做的樣品，拍攝技術較差，求不噴，另外樣品之前在光源下放置的時間較短，可能熒光的亮度未達到最大。

參考資料：無機化學實驗講義，北京大學化學與分子工程學院

光分為自發光和反射光。

自發光是自身電子躍遷時能量釋放變為光子；熒光就是吸收一定波長的光激發後，然後再釋放出來。只不過釋放出來的光頻率發生了變化。頻率變小即發生了斯托克斯位移，頻率變大即發生了反斯托克斯位移。

電子由高能級軌道向低能級軌道躍遷,在躍遷過程中會將能量以光的形式放出來,每種顏色的光具有不同能量.而電子如何得到能量,就有點像衍射試驗中,先給某一物質提供能量,再讓它躍遷回去,得到的光的頻率與普朗克常數相乘便得到兩軌道的分裂能.