ストークスの法則の説明は？

質問

励起光より蛍光の波長が長くなる理由は何でしょう？
(1)励起される電子は最外殻ではなく内殻に居る為、
励起光がそこまで辿り着くのになんらかのエネルギー
を消費してしまうからでしょうか？
(2)それとも励起光が電子に100％吸収されないのでしょうか？
(3)それとも100％受け取ったのに電子が振動などの無駄な動き
でエネルギーをロスするからでしょうか？

回答No.1

doc_somday · ベストアンサー

あなたは「量子化学」を一切知らないのか？
ごく単純に説明すると、
分子は「基底状態」という最低のエネルギ－順位を持つ、通常一重項だ(スピンが反平行になっている)
蛍光物質はあるエネルギー差で「励起軌道」を持つが普通は「空っぽだ」
丁度良いエネルギーの「光子」(ただの光)が当たると、基底状態の電子のうち片方がこの「励起軌道」
に昇る、この時「一重項」軌道に昇り易い「昇り易いと」落ちやすい。
ここから「基底状態」に電子が落ちるとき「その差」のエネルギーが光となるこいつが「蛍光」
なぜ、蛍光の方が長波長になるかは簡単、基底状態のエネルギーカーブと励起状態の
エネルギーカーブが重なっていないからだし、そもそも吸収された光は「基底状態」の最も
低い処になど当たらないので、ズルズルと最も低いところへ移動していく、電子はその辺に居る、
だからそのエネルギーを受け取った電子は既にエネルギーを失った状態になっている。
電子が励起軌道に跳び上がる時も同じ事が起る、つまり励起軌道は曲がって居て、電子がぶつかる
場所は、励起軌道の「いい加減」な処に昇り、ズルズル、一番低い部分に移動する。
そして励起軌道に居る電子は通常最も低いところから、基底状態へ落ち、この時蛍光を発する。
だがごちゃごちゃ言ってきた通り、電子は幾度もエネルギーを失ってきた、それはつまり、
蛍光は照射光より波長が長くならざるをえないと言うことだ。

説明していて非常に変な事に気付いたが、無視する、あなたとは関係ないからだ。
異常に感じたのは「重項数」でなんと五十年してやっと、気付いた。
多分重項数では無くゲラーデとウンゲラーデなのだろう。

補足

おっしゃる通り量子論の素人です。
エネルギーカーブとはこれでしょうか？
http://www.chem-station.com/yukitopics/photo.htm