高考申論題 105年 [化學工程] 儀器分析

第一題

📖 題組：
請回答下列問題：

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

請說明螢光分析法的內部濾鏡效應（Inner filter effect）。（15 分）

看到螢光分析的「內部濾鏡效應（IFE）」，應立即聯想到光學衰減的兩個階段：激發光被吸收（初級）與發射光被吸收（次級）。接著從物理化學中的比爾-朗伯定律出發，說明高濃度下線性關係破壞的原因，最後提出實務上的解決方案（如稀釋、表面螢光法、數學校正）。

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【破題】內部濾鏡效應（Inner filter effect, IFE）是指在螢光分析中，激發光束或發射之螢光光子被樣品溶液本身或共存干擾物質吸收，導致偵測器接收到的螢光強度低於理論預期值的現象。【論述】一、內部濾鏡效應之分類與微觀機制

螢光化合物的螢光強度亦可能因樣品中存在另一種不具螢光性的物質而衰減，這稱作消光（Quenching）。請說明靜態消光（Static quenching）與動態消光（Dynamic quenching）的差異。（10 分）

考生看到此題應先從微觀分子的能階狀態切入，區分消光劑是與「基態」還是「激發態」的螢光團發生交互作用。接著透過兩者對「螢光生命期（Fluorescence lifetime）」的影響以及「溫度效應」的反向表現，進行有層次的對比論述。

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【破題】消光（Quenching）是指螢光物質（Fluorophore）的螢光量子產率因與消光劑（Quencher）作用而降低的現象。靜態消光與動態消光的核心差異在於兩者發生交互作用的分子能階狀態（基態或激發態）以及微觀去活化機制的不同。【論述】