"螢光磷光" 修訂間的差異
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*螢光棒的放光分子，是從相同自旋多重度的激發態釋放光回到基態，和前述的螢光釋放相同。不過螢光棒的放光分子是吸收化學反應的能量至激發態，這種機制稱為「化學放光」。 | *螢光棒的放光分子，是從相同自旋多重度的激發態釋放光回到基態，和前述的螢光釋放相同。不過螢光棒的放光分子是吸收化學反應的能量至激發態，這種機制稱為「化學放光」。 | ||
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圖一: 以紫外光照射螢光和磷光物質 | 圖一: 以紫外光照射螢光和磷光物質 | ||
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*兩種常見的染料分子結構如下: | *兩種常見的染料分子結構如下: | ||
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於 2019年8月6日 (二) 11:53 的修訂
原始設計者：彰師大
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認識生活中的螢光和磷光，前者為效率高的放光，後者為效率低的放光。藉由了解螢光棒將化學能轉變成光能，讓同學了解能量的不同型式的轉換。
實驗材料：
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1.現象說明
圖一: 以紫外光照射螢光和磷光物質 |
2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）
- 認識生活中的螢光和磷光，前者為效率高的放光，後者為效率低的放光。藉由了解螢光棒將化學能轉變成光能，讓同學了解能量的不同型式的轉換。希望學生能經由探索及文獻有能力回答以下問題:
- 2.1 驗鈔筆可以用來辨別鈔票真偽，鈔票上的螢光是單一顏色嗎? 兩張百元鈔上面的螢光圖案是相同的嗎?
- 2.2 螢火蟲和「馬祖藍眼淚」也會放光，這些光比較像是螢光或磷光呢? 為什麼螢火蟲的光一閃一閃的呢?
- 2.3 為什麼螢光棒的螢光可以持續，而魯米諾的螢光卻瞬間消失呢?
- 2.4 為什麼螢光棒的螢光可以持續，而魯米諾的螢光卻瞬間消失? (因前者有從化學反應而得的能量，見進階知識) 。
3.實作項目
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4.分析與結論
- 4.1 光源移開後持續放光的是磷光，立即消失的放光是螢光。
- 4.2 通寧汽水含有「奎寧」，奎寧會釋放螢光。
- 4.3 使用過的螢光棒也會在紫外光照射下釋放螢光，因為螢光棒的螢光分子吸收外在化學反應的反應熱激發至激發態，再從激發態放光至基態，螢光分子沒有改變，因此在紫外光照射下也會釋放螢光。
- 4.4 魯米諾分子必須先在鹼性溶液中氧化成不穩定分子的激發態，放光後的分子隨即分解故不具螢光性。
- 4.5 血液中的鐵離子會催化魯米諾放光，我們用赤血鹽(K₃[Fe(CN)₆])代替真正的血液。我們可以利用這種螢光來偵測犯罪現場的殘留血液。
5.教學目標與評量
- 5.1 學生能配置藥品，操作實驗。
- 5.2 學生能指出生活中二至三種螢光和磷光物質，並能夠分辨別它們。
- 5.3 查詢文獻後在紙上繪出二至三個染料分子的結構，指出它們的相似處。
6.參考資料
- 6.2進階知識
- 6.2.1 分子自發放光
- 當分子吸收光的能量而從分子基態(ground state)轉至激發態(excited state)時，激發態會以自發放光(spontaneous emission)的方式釋放能量，激發態和基態的自旋多重度(spin multiplicity)相同的放光稱為螢光，激發態和基態的自旋多重度不相同的放光則稱為磷光。
- 自發放光的效率，正比於「躍遷偶極矩」(transition dipole moment) 的平方及躍遷頻率的三次方:
- 6.2.1 分子自發放光
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為電偶極矩算符，其在各方向的分量為
qi為分子各原子的電荷，xi為各原子相對於分子的質量中心的x分量。自發放光的效率為零者，稱為「禁止躍遷」(forbidden transition)。自發放光的效率不為零者，則稱為「允許躍遷」(allowed transition)。螢光的放光效率通常都很高，螢光物質吸收光之後迅速放光。磷光僅能藉著「自旋-軌域偶合」(spin-orbit coupling)機制以極低的效率放光，因此磷光物質吸收光之後會放光一段頗長的時間。
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