Люминесцентный анализ - Шлезингер М.А.
Скачать (прямая ссылка):
Поляризованную люминесценцию можно наблюдать и в изотропных средах, если возбуждать ее поляризованным светом (см. рис. 83). Линейно поляризованный свет поглощают преимущественно те молекулы, которые расположены так, что у них осциллятор поглощения Аг параллелен электрическому вектору падающего света Ев, и совсем не поглощают те, у которых осциллятор поглощения А2 перпендикулярен к этому вектору. Молекулы, ориентированные промежуточным образом (А3), обладают и некоторой промежуточной вероятностью поглощения. Таким образом, в результате окажутся возбужденными молекулы с некоторой преимущественной ориентацией, а следовательно флуоресценция должна быть поляризованной " т. е. ее электрический вектор Ел должен иметь преимущественное направ-
1]
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ
333
ление. Как видно из рисунка 83, это направление совпадает с направлением поляризации возбуждающего света.
Как известно, молекулы в растворе находятся в непрерывном хаотическом движении. Если за время пребывания в возбужденном состоянии молекулы не успеют повернуться на значительный угол, то приобретенная анизотропия раствора не будет утрачена. Поэтому очевидно, что поляризация флуоресценции должна иметь место только у вязких растворов и должна существенно зависеть от вязкости.
Рис. 83. Схема получения частично поляризованной флуоресценции раствора при возбуждении поляризованным светом.
На поляризацию флуоресценции существенное влияние может оказать также взаимодействие между молекулами, например широко распространенный и очень важный процесс передачи энергии возбуждения от возбужденной молекулы к невозбужденной ("миграция энергии"). В частности, этот процесс играет, по-видимому, большую роль во многих биологических явлениях. Очевидно, что в неориентированных средах, а также в средах с различной ориентацией молекул такой процесс неизбежно должен привести к деполяризации флуоресценции (частичной или даже полной), так как передача энергии происходит к молекуле с иной ориентацией, чем у исходной.
Поляризованная люминесценция в растворах может наблюдаться при возбуждении не только поляризованным, но и естественным светом. Наибольшая поляризация имеет место, если наблюдение ведется в направлении, перпендикулярном к направлению возбуждающего пучка света. Флуоресценция в этом случае частично поляризована в направлении, перпендикулярном к возбуждающему пучку, так как в этом случае наблюдаемая флуоресценция преимущественно возбуждается компонентой электрического вектора возбуждающего света, которая перпендикулярна к направлению наблюдения.
Каковы возможности применения поляризованной люминесценции как метода люминесцентного анализа?
С. И. Вавилов [1] считает поляризацию одной из важнейших и специфических характеристик люминесценции. Поляризация тесно связана со структурой излучающих молекул в растворах или кристаллах и может служить методом исследования как структуры молекул, так и строения
334
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
[ГЛ. XX
кристаллических решеток. Вместе с тем поляризация зависит от ряда свойств среды, в которой находится излучающая молекула (например, от вязкости), и может быть использована для их изучения.
Раньше чем перейти к применениям поляризованной люминесценции, необходимо кратко остановиться на методах ее измерения.
2. Методы измерения поляризации люминесценции *)
За количественную меру поляризации люминесценции естественно принять "степень поляризапии"
Р -
УН h '
выражающую относительное преобладание одной из компонент над другой, где /j и /2- интенсивности двух компонент люминесценции, поляризованных взаимно перпендикулярно. В поляризованном свете всегда имеется
направление преимущественных колебаний. Его можно выбрать за направление 1, а перпендикулярное ему - за направление 2. При другом выборе координат за направление 1 принимают направление колебаний электрического вектора возбуждающего света, а за направление 2 - перпендикулярное к нему. В первом случае степень поляризации всегда будет положительной, во втором может быть как положительной, так и отрицательной.
Для измерения абсолютных или относительных значений и 12 необходимо разделить в потоке света две его взаимно перпендикулярно поляризованные компоненты, и в этом заключается основная экспериментальная задача. Разделение осуществляется с помощью поляризационных призм или поляроидов, которые и являются основными частями всякого поляризационного прибора. Поляризационные призмы делаются из двоя-копреломляющих кристаллов (чаще всего применяются кварц и исландский шпат), т. е. из кристаллов, в которых луч света раздваивается, причем оба преломленных луча линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 84).
Таким образом, компоненты с разной поляризацией оказываются разделенными в пространстве. Технически поляризационные призмы могут быть выполнены в двух вариантах: в них или разделяют два поляризованных по-разному луча, используя то, что они выходят из призмы под довольно большим углом друг к другу (например, призма Волластона, рис. 85), или совсем исключают один из лучей в результате полного внутреннего отражения его от промежуточного слоя, коэффициент преломления которого имеет промежуточное значение между коэффициентами преломления обоих лучей, и получают линейно поляризованный свет (например, призма Николя, рис. 86).
