光致发光光谱和荧光详解

光致发光包括荧光和磷光过程。一般来说，荧光是指几乎是瞬时的、持续时间小于10纳秒的PL。另一方面，磷光是指除去入射光后持续时间超过10纳秒的PL。下面的Jablonski能级图可以帮助我们了解荧光和磷光的量子力学原理。

我们假设一个处于单重基态的分子 (S0)。在荧光的情况下，分子吸收光子，从而激发到单重激发态 (S1)。当分子从S1回落到S0时，就会发射荧光。S1和S0状态具有相同的自旋重数，因此从S1到S0的跃迁是允许的。这就是为什么荧光的发生时间不到10纳秒。

分子通常包含具有较高质量和高度自旋轨道耦合的原子，这时才会发生磷光。这增加了从单重态S1到三重态T1电子态之间的系间跨越 (ISC) 概率。由于角动量守恒，从T1不可回落到基态S0，因为这些电子态具有不同的自旋多重性。然而自旋轨道耦合放宽了这个规则，因此当从T1辐射跃迁到S0状态时可以发生磷光。这就是为什么磷光发生的时间量级比荧光慢得多（从微秒到数千秒）。

简而言之，当分子在吸收光子后从其第一个激发的单重态S1发射光时，就会发生荧光。从S1进行系间跨越后，当分子从三重态T1发光时，就会发生磷光。