荧光显微镜的电子激发和荧光激发

2021-11-19 10:24:10 admin 9

电子可以从外部来源吸收能量,例如激光、电弧放电灯和卤钨灯泡,并被提升到更高的能级。本教程将探讨电子如何吸收光子能量以将其提升到更高的能级,以及当电子回落到原始基态时,如何随后以较低能量光子的形式释放能量。


为了操作本教程,首先通过使用鼠标光标将波长(或能量)滑块平移到所需位置来选择一个激发波长接下来,使用鼠标按下蓝色脉冲按钮,这将通过吸收所选波长的光子来激发原子。更高频率的波长会将原子中的电子提升到更高的能级。在提升到更高的能量状态并绕原子旋转一次后,电子将发射一个能量较低的光子并衰减到基态。

可见光表现出经典的波状特性,但它也表现出让人联想到粒子的特性,这些特性通过拥有能量和动量(但没有质量)的实体表现出来,被称为光子原子是所有形式的电磁辐射的来源,无论是可见的还是不可见的。高能形式的辐射,例如伽马波和 X 射线,是由破坏原子核稳定性的事件产生的。具有较低能量的辐射,例如紫外线、可见光和红外线,以及无线电和微波,来自原子核周围的电子云或一个原子与另一个原子的相互作用。这些形式的辐射是由于在原子核周围轨道上运动的电子在其概率分布函数内以不同的能级排列的事实而发生的。许多电子可以从外部电磁辐射源吸收额外的能量(见图 3),这导致它们提升到固有不稳定的更高能级。

最终,“激发”的电子通过发射较低能量的电磁辐射而失去额外的能量,并在此过程中回落到其原始和稳定的能级。发射辐射的能量等于最初被电子吸收的能量减去通过许多二次过程损失的其他少量能量。

取决于源电子或原子核的能量,电磁辐射能级可以有很大程度的变化。例如,无线电波的能量比微波、红外线或可见光要少得多,而且所有这些波所含的能量都远低于紫外线、X 射线和伽马波。通常,与具有较低能量的类似形式的辐射相比,较高的电磁辐射能量与较短的波长相关。电磁波的能量与其频率之间的关系可用下式表示

E =  h v = c / λ

其中E是以千焦每摩尔为单位的能量,h是普朗克常数,其他变量的定义如前所述。根据这个方程,电磁波的能量与其频率成正比,与波长成反比。因此,随着频率增加(波长相应减少),电磁波能量增加,反之亦然。