2025年荧光分析法题库及答案

2025年荧光分析法题库及答案一、单项选择题1.下列关于荧光产生的描述中，正确的是（）A.分子吸收光能后由基态单重态跃迁到激发单重态，再以辐射方式回到基态单重态B.分子吸收光能后由基态单重态跃迁到激发三重态，再以辐射方式回到基态单重态C.分子吸收光能后由基态三重态跃迁到激发单重态，再以非辐射方式回到基态D.分子吸收热能后由基态单重态跃迁到激发单重态，再以辐射方式回到基态答案：A2.斯托克斯位移是指（）A.激发光波长与发射光波长的差值（发射光波长更长）B.激发光波长与发射光波长的差值（激发光波长更长）C.荧光寿命与磷光寿命的差值D.荧光量子产率与磷光量子产率的差值答案：A3.下列物质中，通常不具有强荧光特性的是（）A.罗丹明BB.维生素B2C.苯D.荧光素钠答案：C（苯的荧光较弱，多环芳烃或含共轭双键的物质荧光更强）4.荧光分析法中，激发光波长的选择主要依据（）A.样品的吸收光谱B.样品的发射光谱C.仪器的最大输出功率D.溶剂的透射光谱答案：A（激发光需被样品吸收，故选择吸收峰波长）5.荧光淬灭中，动态淬灭的主要机制是（）A.淬灭剂与荧光分子形成无荧光的络合物B.淬灭剂通过碰撞转移能量，加速非辐射跃迁C.淬灭剂吸收激发光，减少样品吸收的光强D.淬灭剂改变溶剂极性，影响荧光分子结构答案：B6.荧光定量分析的前提是（）A.荧光强度与浓度呈严格线性关系B.样品浓度越高，荧光强度越强C.激发光波长固定，发射光波长可变D.溶液中无任何淬灭剂存在答案：A（低浓度下符合F=Kc，高浓度会因自吸或自淬灭偏离）7.下列仪器部件中，荧光分光光度计特有的是（）A.光源B.检测器C.发射单色器D.比色皿答案：C（荧光需同时控制激发和发射波长，故有双单色器）8.荧光寿命是指（）A.荧光分子从激发到发射荧光的时间B.荧光强度衰减至初始值1/e所需的时间C.激发光持续照射的时间D.荧光信号被检测器接收的响应时间答案：B9.下列因素中，会导致荧光量子产率降低的是（）A.分子刚性增强（如形成环结构）B.溶剂极性减小C.温度升高D.溶液pH与分子最佳发光pH一致答案：C（温度升高加剧分子碰撞，非辐射跃迁增加）10.内滤效应主要影响（）A.激发光的强度B.发射光的检测C.样品对激发光的吸收均匀性D.荧光分子的激发态寿命答案：C（高浓度或溶液中存在吸光物质时，激发光在样品池内衰减，导致内部样品吸收的光强降低）11.时间分辨荧光分析法的主要优势是（）A.提高检测灵敏度B.消除短寿命背景荧光干扰C.扩大线性范围D.简化仪器结构答案：B（通过延迟检测，排除样品基质中短寿命荧光的干扰）12.荧光共振能量转移（FRET）发生的条件不包括（）A.供体的发射光谱与受体的吸收光谱有重叠B.供体与受体距离在1-10nm范围内C.供体与受体需通过共价键连接D.供体处于激发态答案：C（FRET依赖分子间距离，不要求共价连接）13.测定某样品荧光强度时，若溶剂中含有少量荧光杂质，会导致（）A.荧光强度测量值偏高B.荧光强度测量值偏低C.对结果无影响D.荧光寿命延长答案：A（杂质产生额外荧光信号）14.下列关于磷光与荧光的区别，错误的是（）A.磷光的寿命比荧光长B.磷光发射来自激发三重态，荧光来自激发单重态C.磷光需要在低温下检测，荧光可在室温下检测D.磷光的强度通常比荧光强答案：D（磷光跃迁是禁阻的，强度通常弱于荧光）15.荧光分析法相比紫外-可见分光光度法的主要优点是（）A.仪器成本更低B.适用于所有吸光物质C.灵敏度更高（可达ng/mL级）D.不受溶液pH影响答案：C（荧光信号是发射光，背景干扰小，灵敏度比吸收法高2-3个数量级）二、填空题1.荧光分子从激发单重态S1回到基态S0时，以辐射方式释放能量产生______；若先通过系间窜越到激发三重态T1，再回到S0时产生______。答案：荧光；磷光2.荧光量子产率φ=______，其值越大，物质的荧光能力越______。答案：发射的光子数/吸收的光子数；强3.荧光分光光度计中，激发单色器通常位于样品池______，发射单色器位于样品池______（填“前”或“后”）。答案：前；后4.常见的荧光淬灭剂包括______（至少列举2种），其作用机制可分为______淬灭和______淬灭。答案：氧气、碘离子、重金属离子；动态（碰撞）；静态（络合）5.荧光定量分析的基本公式为F=Kc，其中K与______、______、______等因素有关（至少填3个）。答案：激发光强度、量子产率、摩尔吸光系数、光程6.斯托克斯位移的产生是由于分子在激发态发生______（如振动弛豫、内转换），导致发射光能量______（填“高于”或“低于”）激发光。答案：非辐射跃迁；低于7.时间分辨荧光检测中，通过控制______和______，可有效排除短寿命背景荧光的干扰。答案：延迟时间；门控时间8.内滤效应包括两种类型：一种是样品本身对激发光的吸收（______），另一种是溶液中其他吸光物质对______的吸收。答案：自吸收；发射光9.荧光寿命测量常用的方法有______（如脉冲光源法）和______（如相位调制法）。答案：时域法；频域法10.荧光探针设计的关键是______，例如通过______（填一种机制）实现对目标分子的特异性响应。答案：特异性识别基团与荧光报告基团的结合；荧光淬灭/恢复、FRET、激发态电荷转移三、简答题1.简述荧光产生的基本过程。答案：荧光产生需经历以下步骤：（1）分子吸收光能，由基态单重态S0跃迁到激发单重态的某一振动能级（S1'、S2'等）；（2）通过振动弛豫（无辐射跃迁）迅速失去部分能量，回到S1的最低振动能级；（3）从S1的最低振动能级以辐射方式跃迁回S0的各振动能级，释放能量产生荧光。整个过程时间约10⁻⁸秒。2.影响荧光强度的主要因素有哪些？答案：（1）分子结构：共轭双键越长、刚性平面结构越强、给电子取代基（如-OH、-NH₂）越多，荧光越强；（2）溶剂：极性增大可能增强或减弱荧光（视分子结构而定），含重原子溶剂可能促进系间窜越，降低荧光；（3）温度：温度升高，分子碰撞加剧，非辐射跃迁增加，荧光减弱；（4）pH：影响分子解离状态（如酚类在碱性条件下解离为酚氧负离子，荧光增强）；（5）淬灭剂：如O₂、I⁻等通过碰撞或络合降低荧光量子产率；（6）浓度：低浓度时F∝c，高浓度因自吸或自淬灭导致荧光强度下降甚至猝灭。3.荧光定量分析为何通常要求样品浓度较低？答案：荧光定量分析的基本公式F=Kc成立的前提是稀溶液（A≤0.05）。当浓度过高时，会出现两种现象：（1）自吸收：样品分子对自身发射的荧光产生吸收，导致检测到的荧光强度降低；（2）自淬灭：激发态分子与基态分子碰撞，将能量转移给基态分子，加速非辐射跃迁，降低荧光量子产率。因此，高浓度时F与c不再呈线性关系，需控制浓度在低范围。4.如何选择荧光分析中的激发波长和发射波长？答案：（1）激发波长（λex）：通常选择样品的最大吸收波长（λmax吸收），因为此波长下样品对激发光的吸收效率最高，可获得最强荧光信号。若存在干扰物质，可选择次强吸收波长以减少干扰。（2）发射波长（λem）：选择样品的最大荧光发射波长（λmax发射），此波长下荧光强度最大，检测灵敏度最高。需注意避免激发光散射（如瑞利散射、拉曼散射）的干扰，通常λem应大于λex（斯托克斯位移）。5.比较荧光分析法与紫外-可见分光光度法的异同。答案：相同点：均基于分子对光的吸收；仪器结构均包含光源、单色器、样品池、检测器。不同点：（1）检测信号：荧光法检测发射光（属于发射光谱），分光光度法检测透射光（属于吸收光谱）；（2）灵敏度：荧光法灵敏度更高（可达ng/mL级），因发射光信号背景干扰小；（3）选择性：荧光法可通过同时选择λex和λem提高选择性；（4）应用范围：荧光法仅适用于荧光物质或可衍生为荧光物质的样品，分光光度法适用于所有吸光物质；（5）线性范围：荧光法线性范围较窄（通常2-3个数量级），分光光度法较宽（4-5个数量级）。四、计算题1.用荧光法测定某药物溶液的浓度。取浓度为0.5μg/mL的标准溶液，测得荧光强度为45.2；浓度为1.0μg/mL的标准溶液，荧光强度为89.5；浓度为1.5μg/mL的标准溶液，荧光强度为134.0。取未知样品溶液，测得荧光强度为67.8（假设线性范围内）。计算未知样品的浓度。答案：设浓度c（μg/mL）与荧光强度F的线性关系为F=kc+b。代入标准溶液数据：当c=0.5时，45.2=0.5k+b；当c=1.0时，89.5=1.0k+b；解得k=(89.5-45.2)/(1.0-0.5)=88.6，b=45.2-0.5×88.6=45.2-44.3=0.9。未知样品F=67.8，代入得c=(67.8-0.9)/88.6≈0.755μg/mL。2.已知罗丹明B的荧光量子产率φR=0.97，其在某溶剂中的吸光度AR=0.02（激发光波长下），荧光积分强度IR=1250；某未知荧光物质在相同条件下的吸光度AX=0.03，荧光积分强度IX=850（假设两物质的激发光强度、光程、溶剂相同）。计算未知物质的荧光量子产率φX。答案：根据荧光量子产率比较法公式：φX=φR×(IX/IR)×(AR/AX)（因F=KφI0εbc，当I0、b、c相同时，F∝φε，而A=εbc，故F∝φA，因此φX=φR×(FX/FR)×(AR/AX)）。代入数据：φX=0.97×(850/1250)×(0.02/0.03)=0.97×0.68×0.6667≈0.438。3.某荧光物质的荧光寿命τ=5.0ns，当加入淬灭剂后，测得荧光寿命τ'=2.0ns。计算淬灭常数Kq（假设淬灭过程为动态淬灭，且淬灭剂浓度[Q]=1.0×10⁻³mol/L）。