螢光

螢光 (Fluorescence)
臺北市立第一女子高級中學三年級林欣怡/臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

廣義中，人們將生活中會微弱發光的物質稱為螢光。但事實上，螢光是物質受某波長光線（例如紫外線或ｘ射線）照射而吸收能量後，消耗部分能量，而釋放出另一較長波長的光線（通常是可見光），即是我們所能見到的螢光。螢光物質並非主動發光體，而是「光致發光」的現象，本身並不放出熱量，所以是一種冷發光。

螢光產生的機制如下：

S₀+hv_EX → S₂ → S₁ → S₀+hv_EF

簡單來說，螢光物質吸收入射光能量後，電子從基態S₀躍遷至激發態S₂，處於激發態S₂的電子可經多種途徑回到基態。例如電子可從S₂躍遷至較低能階的S₁，再從S₁以發光方式釋出能量回到基態S₀。（入射光頻率v_EX，螢光頻率v_EF）

螢光物質的應用如下：

（1）日光燈：

日光燈管內充滿了水銀蒸氣，而在玻璃螢光管的內側表面，則塗上一層螢光劑。當通電時，電流通過並加熱燈絲，使燈絲中的電子逸出，電子再把管內的氣體變成電漿。當電子與管內的水銀蒸氣產生碰撞，便會使汞原子中的電子激發，當回到基態時再將能量以紫外線（UV）的形式來釋放。日光燈管壁上的螢光物質會吸收紫外線，然後放出較低波長的可見光。

（2）螢光基因轉殖技術：

1962年，當人類找出水母身上會發光的螢光蛋白後，便試圖把水母的螢光基因轉殖到各種生物上。例如2003年當選全球最酷發明的是台灣發明的螢光魚。這樣的技術也為生醫帶來進一步的福祉。可以透過螢光顯微鏡，雙眼直接進行動物的活體觀察，而減少使用醫學上的毒理實驗，可以降低新藥開發的成本。學術上，將一種無免疫反應及無毛的特殊小鼠，植入篩選成功具備螢光基因的人類肝癌細胞，不需經過解剖，在暗房中便可以觀察癌細胞的擴散等過程，進行有效的追蹤。隨著螢光蛋白的後勢看漲，這項技術也被應用在食品上，引起眾多質疑。擔心基因改良食品是否有害，以及螢光魚的販售勢必破壞生態環境等。

（3）螢火蟲：

並非所有的螢火蟲都會發光，台灣目前有三十多種螢火蟲，能發光的只有六、七種。螢火蟲的發光方式是屬於生物發光。螢火蟲腹尾的發光器裡，有專門製造螢光素和螢光酶的細胞，螢光素會在螢光酶的催化下，消耗ATP發生氧化，產生激發態的氧化螢光素，當氧化螢光素回到基態時便會放出光子。
螢火蟲的發光效率非常高，幾乎全部能量都拿來放出光子，因為是冷光，螢火蟲也不會過熱燙傷。

（4）螢光棒：

一般所使用的螢光棒，結構可以分為內外管，外管是透明的塑膠，而內管則是一根玻璃管。玻璃管內裝入濃度約35 %的雙氧水，內外管中間的夾層則放入螢光染料及「草酸苯酯」衍生物的混合物。當我們要使用時把內部的玻璃管折斷，便會混合草酸苯酯與雙氧水，使酯類被氧化產生激發態，而激發態回到基態的過程會藉由光子釋放能量，光的波長則影響顏色。

螢光與磷光的不同：
磷光與螢光一樣，都是一種光致冷發光的現象，兩者的差別僅在於電子返回基態的時間不同。一般將光源移除後，螢光效應便會消失，而磷光卻能持續很久。如古代的夜明珠便是一種磷光。

參考資料
1. http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Fluorescence
2. http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title…&variant=zh-tw
3. http://www.cgu.edu.tw/GE/nature_plan/94/present_pdf_eAB/eA1_biofluoro.pdf
4. http://www.shs.edu.tw/works/essay/2005/10/2005103113212228.pdf
5. 中華兒童百科全書
6. http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%97%A5%E5%85%89%E7%87%88&variant=zh-tw
7. http://www.scpo.nccu.edu.tw/show/part1/b/B5/main.html
8. http://www.paleowonders.com.tw/monograph03_2.htm
9. http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E8%9E%A2%E7%81%AB%E8%9F%B2&variant=zh-tw