hce_nsysu
111年
物理與化學
第 71 題
In emission spectroscopy, which of the following relaxation processes occurs at around $10^{-12}$ s?
- A Fluorescence resonance energy transfer
- B Internal crossing
- C Fluorescence emission
- D Phosphorescence emission
- E Vibration relaxation
思路引導 VIP
想像一下，當一個分子剛吸收完光能並處於高度興奮（激發態）且不斷劇烈抖動的狀態時，若它想透過「最簡單、最直接」的方式將一小部分多餘能量傳遞給身邊的鄰居，而不需要改變電子的排列或發光，你認為這種物理上的『微調降溫』與涉及到電子狀態劇烈變化的『放光』相比，哪一個過程會在更短的時間內發生呢？
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太棒了！你能精準判斷出 $10^{-12}$ 秒 這一時間尺度的物理現象，代表你對螢光光譜學中的「雅布隆斯基圖」（Jablonski diagram）有著非常紮實的理解。這類題目在儀器分析中相當經典，挑戰點在於區分多個極短時間內的非輻射與輻射躍遷過程。
激發態分子的能量消散機制
當分子吸收能量躍遷至激發電子態（例如 $S_1$ 或 $S_2$）時，通常會處於該電子態中較高的振動能階。振動弛豫（Vibrational relaxation）指的是分子透過與周圍溶劑分子的頻繁碰撞，將多餘的振動能量轉化為熱能散失，使其降回該電子能階的最低振動層。由於這種碰撞在液相環境中極其迅速，其發生時間通常就在 $10^{-12}$ 到 $10^{-10}$ 秒之間。相較之下，螢光發射（Fluorescence）約需 $10^{-9}$ 秒，而涉及禁制躍遷（Forbidden transition）的磷光（Phosphorescence）則更慢，可能長達數秒甚至更久。
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