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斯托克斯频移（Stokes Shift）

更新时间：2024-11-23 15:22:15

分类: 非线性光学

定义: 某些过程中光子能量的减少

斯托克斯频移（Stokes Shift）详述

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1. 斯托克斯频移的诞生背景

斯托克斯频移是由爱尔兰物理学家乔治·斯托克斯于1852年首次发现并命名的。他在研究荧光物质时发现，荧光光子的波长总是比激发它们的光子的波长长，即荧光光子的能量总是低于激发它们的光子的能量。这种能量的减少，就是我们今天所说的斯托克斯频移。

2. 斯托克斯频移的相关理论或原理

斯托克斯频移的原理主要基于量子力学的理论。当一个分子从高能级跃迁到低能级时，会发射出一个光子，这个光子的能量等于两个能级之间的能量差。由于实际情况下，分子在高能级的生命期非常短，它会在跃迁前通过非辐射方式损失一部分能量，因此发射出的光子的能量会小于原始激发光子的能量，这就是斯托克斯频移。

3. 斯托克斯频移的重要参数指标

斯托克斯频移的重要参数指标主要有两个，一个是斯托克斯频移的大小，另一个是斯托克斯频移的方向。斯托克斯频移的大小等于激发光子的能量减去荧光光子的能量，单位通常用电子伏特（eV）或者波数（cm-1）表示。斯托克斯频移的方向则表示荧光光子的能量是增加还是减少，通常用“红移”或“蓝移”来表示。

4. 斯托克斯频移的应用

斯托克斯频移在许多领域都有应用，如荧光光谱学、拉曼光谱学、生物医学成像等。在荧光光谱学中，斯托克斯频移被用来确定荧光物质的发射光谱；在拉曼光谱学中，斯托克斯频移被用来测量分子的振动能级；在生物医学成像中，斯托克斯频移被用来提高成像的分辨率和对比度。

5. 斯托克斯频移的分类

根据斯托克斯频移的大小和方向，可以将其分为正斯托克斯频移和负斯托克斯频移。正斯托克斯频移指的是荧光光子的能量小于激发光子的能量，即荧光光子的波长比激发光子的波长长，这是最常见的情况；负斯托克斯频移则相反，它指的是荧光光子的能量大于激发光子的能量，即荧光光子的波长比激发光子的波长短，这种情况在某些特殊条件下会出现。