简介：“发光”的奥妙（荧光）
您是否见过物体在黑光灯下发光？这种有趣的现象源于某些称为荧光团的分子所具有的特殊能力。它们可以“吸收”光并被激发，随后“发射”自身的光。这个过程称为荧光。为了准确理解其原理，科研人员会分析两种特定的图谱：激发光谱和发射光谱。
什么是激发光谱？（输入能量）
假设您想播放音乐来叫醒某个人。有些歌曲完全不会打扰到他，但某一首响亮的歌曲会让他猛然从床上跳起来。
激发光谱的工作原理与此类似。它是一张图，显示哪些特定颜色（波长）的光最适合“唤醒”分子或使分子获得能量。它表明分子在不同波长下吸收多少光。图中的峰值表示照射分子并使其充分激发以准备发光的最佳光色。
什么是发射光谱？（发出的光）
分子获得能量并被“激发”后，最终需要回到较低的能态。在弛豫过程中，它会通过自身发光释放多余的能量。
发射光谱是显示分子回到较低能态时所发出光的颜色（波长）的图谱。无论使用何种颜色的光来激发分子，它始终会按照自身特定的发射光谱发光。图谱的峰值表示该分子自然发光时最明亮的颜色。
主要区别：In 与 Out 对比
可以通过以下方式快速理解这些差异：
- 方向： 激发是指光进入分子（吸收）。发射是指光从分子中出来（发光）。
- 波长（颜色）：激发发生在能量较高的较短波长处。发射发生在能量较低的较长波长处。
斯托克斯位移：颜色为何会发生变化
您可能会疑惑，为什么出射光的能量低于入射光。分子吸收光并受激后会发生轻微振动，并以热量的形式损失极少一部分能量。
由于部分能量以热量形式损失，最终发出的光所具有的能量略低于最初吸收的光。对于光而言，能量越低，波长越长，也就是向光谱的红端偏移。激发光谱峰值与发射光谱峰值之间的差称为斯托克斯位移。
实际应用：使用光学元件进行观察
在科学实验室中，研究人员使用这些发光分子研究细胞和疾病。但要在显微镜下清晰观察这一过程，必须将明亮的“激发”光与暗得多的“发射”荧光分离。
这正是专用光学元件发挥作用的环节。科学家使用称为光学滤光片的精密玻璃元件。将激发滤光片置于光源前，使特定的“激发”波长通过并照射样品。随后，将发射滤光片置于相机或目镜前。该滤光片如同门禁装置，可完全截止原始激发光，只允许新产生的较长波长荧光到达观察者。如果没有这些专用光学元件，入射的强光会完全淹没样品发出的微弱荧光。
总结
简而言之，激发光谱表示需要什么颜色的光才能激发荧光，发射光谱则表示荧光将呈现什么颜色。由于少量能量以热量形式损失，这两种颜色总会略有不同，因此我们能够构建出用于探索微观世界的出色光学工具。
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