荧光是指基态分子受到激发后，跃迁到能量较高的能级，再从S1态 跃迁到基态所产生的光辐射（S1 S0)
荧光产生必须具备两个条件： 1. 分子的激发态和基态的能量差必须与激发光频率相适应 2. 吸收激发能量之后，分子必须具有一定的荧光量子效率
荧光主要参数：荧光效率(ϕ)、荧光强度(I)、荧光寿命(τ)、最大发射波长(λ)
有机电致发光材料与技术
授课班级: 1206211 授课教师: 左青卉
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主要内容
第二章：光致发光及电致发光的基础知识
1 基础光物理 2 有机电致发光和有机半导体的基本原理
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基础光物理
主要知识要点
*基态与激发态 吸收与发射 *荧光与磷光 激基复合物与激基缔合物 电荷转移
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基础光物理
基态（groud state）与激发态（excited state）
基态：指分子的稳定态，即能量最低态。 基态分子中的电子排布遵从构造原理，即能量最低原理、Pauli 不相容原理、Hund规则
激发态：指分子的一种不稳定状态，其能量相对较高。 激发态分子中的电子排布不完全遵从构造原理
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基础光物理—基态与激发态
T1
hν
S1
hν
S0
S0
图1：电子跃迁过程
S0：基态（ground state） S1：第一激发单重态（ the lowest excited singlet state）—— 自旋方向不变 T1：第一激发三重态（the lowest excited triplet state） —— 自旋方向改变
荧光产生的光物理过程
S1
1. 光吸收（A） 2. 振动弛豫（VR） 3. 内转换（IC） 4. 荧光发射（F）
2
1 4
3
S0
图3：荧光发射示意图
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基础光物理—荧光和磷光产生的光物理过程
磷光产生的光物理过程
1. 光吸收（A） 2. 振动弛豫（VR） 3. 系间窜越（ISC） 4. 磷光发射（P）
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激发光谱与发射光谱的关系 1. 与激发(或吸收)波长相比，发射波长更长，即产生所谓Stokes位移。 2. 荧光光谱形状与激发波长无关。
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文献中化合物的激发发射光谱
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文献中化合物的吸收和发射光谱
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基础光物理——影响荧光的主要因素
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基础光物理—基态与激发态
激发态与基态相比
构型上，键级下降，键长增加和键能减小 一般情况下，共轭性不好
图2：常见的单重态和三重态势能相对位置
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基础光物理
吸收（absorption）与发射（emission）
吸收：分子的激发需要吸收一定的能量，吸收能量后，分子就 处于激发态
发射：通过释放光子而从高能激发态失活到低能基态的过程， 是光吸收的逆过程，又称辐射跃迁
振动弛豫、内转换和系间窜越都属于非辐射跃迁过程
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基础光物理
激发态分子的失能过程(去活化)
外转换 是指受激分子与溶剂或其它溶质分子相互作用发生能量转换使 荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程，是一个分子间的过程
荧光发射（辐射跃迁） 是指处于S1的电子跃迁至基态各振动能级时，得到最大波长为λ 的荧光。不论电子开始被激发至什么高能级，最终将只发射出波 长为λ的荧光，荧光的产生在10-7 - 10-9s内完成
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基础光物理—激发态的失能过程
荧光淬灭：是指荧光物质与其它溶剂分子或溶质分子相互作 用引起荧光强度降低的现象，引起荧光淬灭原因有：
碰撞淬灭 荧光分子受激后，与淬灭剂分子碰撞而无辐射去活回基态的过程。温度升高， 碰撞淬灭效率增加
静态淬灭 荧光分子与淬灭剂生成非荧光的复合物。温度升高，静态淬灭效率降低
3
4
S1 T1
S0
图4：磷光发射示意图
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基础光物理—荧光和磷光产生的光物理过程
荧光和磷光本质区别
S1
2
1 4
3
S0
2
1
3
4
S1 T1
S0
图3：荧光发射示意图
图4：磷光发射示意图
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基础光物理
激发态分子的失能过程(去活化)
振动弛豫 是指在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因碰撞将能 量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动级层失活至低振动 能级的过程，属于非辐射跃迁过程
内转换 是指相同多重度的分子，如果较高电子能级的低振动能级与较低电 子能级的高振动能级相重叠时，则电子可在重叠的能级之间通过振 动耦合产生无辐射跃迁，如S2→S1和T2→T1的跃迁
系间窜越 是指不同多重态分子间的无辐射跃迁，例如S1→T1的跃迁。通常是 电子由S1较低振动能级转移至T1较高振动能级。有时，通过热激发 有可能发生T1→S1，然后由S1发生荧光，这是产生延迟荧光的机理
非辐射跃迁：通过热辐射等其它方式而从高能激发态失活到低 能基态的过程
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基础光物理
荧光（Fluorescence）与光（Phosphorescence）
荧光与磷光产生的光物理过程 激发态分子的失能过程 荧光光谱分析和影响荧光的主要因素 磷光光谱分析和影响磷光的主要因素
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基础光物理—荧光和磷光产生的光物理过程
荧光效率
发光分子数 激发态分子数
荧光寿命：分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。
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基础光物理——荧光光谱分析
荧光激发光谱与发射光谱
激发光谱：改变激发波长，测量在最大发射波长处荧光强度的变化，激 发波长对荧光强度作图可得到激发光谱。 发射光谱：发射光谱即荧光光谱。以一定波长和强度的激发光辐照荧光 物质，在不同波长处产生不同强度的荧光，荧光强度对其波长作图可得 荧光发射光谱。不同物质具有不同的特征发射峰，因而使用荧光发射光 谱可用于鉴别荧光物质。
三重态淬灭 分子由于系间窜越，由单重态跃迁到三重态，转入三重态的分子在常温下不 发光，就是由于它们与其它分子的碰撞中消耗能量而使荧光淬灭
电子转移反应的淬灭 某些淬灭剂分子与荧光分子相互作用时，发生了电子转移反应
荧光物质的自淬灭 在浓度较高的荧光物质溶液中，单重激发态分子在产生荧光发射前与未激发 的荧光物质碰撞而引起的自淬灭
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基础光物理—激发态的失能过程 碰撞淬灭与静态淬灭的判定依据
碰撞淬灭F0/F和τ0/τ随着淬灭剂浓度的增加而增加，静态淬灭 τ0/τ不随淬灭剂浓度的变化 碰撞淬灭F0/F和τ0/τ随着温度的增加而增加，静态淬灭 F0/F和τ0/τ随着温度的增加而降低
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基础光物理——荧光光谱分析
荧光光谱分析