2025年熒光分析的試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于熒光發(fā)射的描述中，錯誤的是（）A.熒光發(fā)射波長總是大于激發(fā)波長（斯托克斯位移）B.熒光壽命指激發(fā)態(tài)分子從S?態(tài)躍遷回S?態(tài)的平均時間C.熒光量子產(chǎn)率是發(fā)射熒光的光子數(shù)與吸收激發(fā)光的光子數(shù)之比D.溫度升高時，熒光強度通常會增強2.某物質(zhì)的熒光激發(fā)光譜與吸收光譜的關(guān)系為（）A.完全重合B.激發(fā)光譜的峰值波長略大于吸收光譜C.激發(fā)光譜的峰值波長略小于吸收光譜D.無直接關(guān)聯(lián)3.以下哪種物質(zhì)的熒光量子產(chǎn)率通常最高？（）A.脂肪族化合物B.芳香族化合物（無取代基）C.芳香族化合物（含給電子取代基）D.芳香族化合物（含吸電子取代基）4.時間分辨熒光分析法中，主要利用的是熒光的（）特性A.波長選擇性B.壽命差異C.強度與濃度的線性關(guān)系D.偏振特性5.熒光分光光度計中，發(fā)射單色器通常位于（）A.樣品池與檢測器之間B.光源與樣品池之間C.光源與激發(fā)單色器之間D.檢測器與信號處理器之間6.當熒光物質(zhì)濃度過高時，熒光強度與濃度不再呈線性關(guān)系，主要原因是（）A.自吸收效應(yīng)B.量子產(chǎn)率降低C.激發(fā)光被完全吸收D.溶劑效應(yīng)增強7.以下哪種因素不會導致熒光猝滅？（）A.氧氣分子的碰撞B.重金屬離子的存在C.溫度降低D.熒光物質(zhì)與猝滅劑形成復合物8.用于生物成像的近紅外熒光探針（700-900nm）的主要優(yōu)勢是（）A.激發(fā)光能量更高B.組織穿透深度大，背景熒光低C.量子產(chǎn)率更高D.對生物樣品無損傷9.某熒光物質(zhì)的熒光壽命τ=5ns，其激發(fā)態(tài)的平均停留時間主要由（）決定A.輻射躍遷速率常數(shù)k_rB.非輻射躍遷速率常數(shù)k_nrC.k_r+k_nrD.k_r/(k_r+k_nr)10.熒光偏振分析法中，偏振度與熒光分子的（）直接相關(guān)A.分子量大小（轉(zhuǎn)動速度）B.濃度C.激發(fā)波長D.量子產(chǎn)率二、填空題（每空1分，共20分）1.熒光的產(chǎn)生涉及分子從基態(tài)單重態(tài)S?吸收能量躍遷到激發(fā)單重態(tài)S?，經(jīng)______（過程）回到S?態(tài)，再以______形式釋放能量回到S?態(tài)。2.熒光強度的基本公式為F=2.303φI?εbc，其中φ代表______，ε代表______，b代表______。3.常用的熒光激發(fā)光源有______（舉2例），檢測器多采用______以提高靈敏度。4.熒光探針的設(shè)計需滿足______（至少2個）等要求，用于金屬離子檢測時需具備______。5.溫度升高時，熒光物質(zhì)的非輻射躍遷概率______，熒光強度______；溶液黏度增大時，熒光強度______。6.時間分辨熒光技術(shù)通過______（方法）消除短壽命背景熒光，適用于檢測______（壽命特征）的目標分子。7.熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）發(fā)生的條件是供體的發(fā)射光譜與受體的______光譜有重疊，且兩者距離在______范圍內(nèi)。8.自猝滅現(xiàn)象是指______，可通過______（措施）降低其影響。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述熒光分析法與紫外-可見分光光度法的主要異同點。2.分析pH對熒光強度的影響機制，并舉1例說明。3.列舉3種常見的熒光猝滅類型，并解釋其原理。4.說明如何通過實驗繪制某物質(zhì)的熒光激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。5.對比傳統(tǒng)熒光檢測與超分辨熒光成像技術(shù)的核心差異，簡述后者的應(yīng)用價值。四、計算題（每題10分，共20分）1.用熒光法測定某藥物溶液中的有效成分X。已知X的標準溶液濃度為2.0μg/mL時，熒光強度為58.2；濃度為5.0μg/mL時，熒光強度為145.5（均扣除空白）。取待測液2.0mL，稀釋至50mL后測得熒光強度為87.3（扣除空白），求原待測液中X的濃度（μg/mL）。2.某熒光物質(zhì)的激發(fā)態(tài)輻射躍遷速率常數(shù)k_r=2.0×10?s?1，非輻射躍遷速率常數(shù)k_nr=8.0×10?s?1，計算其熒光量子產(chǎn)率φ和熒光壽命τ（單位：ns）。五、綜合分析題（20分）某實驗室需檢測河水中痕量多環(huán)芳烴（PAHs，如芘、苯并[a]芘）的濃度，要求采用熒光分析法。請設(shè)計實驗方案，包括：（1）樣品前處理步驟；（2）儀器參數(shù)設(shè)置（激發(fā)/發(fā)射波長選擇、狹縫寬度等）；（3）干擾因素分析及消除方法；（4）定量方法選擇及數(shù)據(jù)處理流程。答案一、單項選擇題1.D2.B3.C4.B5.A6.A7.C8.B9.C10.A二、填空題1.內(nèi)轉(zhuǎn)換；熒光發(fā)射2.量子產(chǎn)率；摩爾吸光系數(shù)；光程長度3.氙燈、汞燈；光電倍增管4.高選擇性、良好光穩(wěn)定性；金屬離子結(jié)合特異性5.增加；減弱；增強6.延遲檢測時間；長壽命7.吸收；1-10nm8.高濃度下熒光物質(zhì)分子間相互作用導致熒光減弱；稀釋樣品三、簡答題1.相同點：均基于分子對光的吸收；儀器均包含光源、單色器、樣品池、檢測器。不同點：熒光法檢測發(fā)射光（發(fā)射波長＞激發(fā)波長），靈敏度更高（可達10?12mol/L）；分光光度法檢測透射光，受濃度范圍限制（A=0.2-0.8）；熒光法選擇性更好（利用激發(fā)/發(fā)射雙波長），但易受環(huán)境（溫度、pH、猝滅劑）影響。2.pH影響熒光強度的機制：（1）改變分子離解狀態(tài)（如酚類物質(zhì)在堿性條件下離解為酚氧負離子，共軛體系擴大，熒光增強）；（2）影響分子構(gòu)型（如苯胺在酸性條件下質(zhì)子化，破壞共軛，熒光減弱）；（3）改變與溶劑的相互作用。例：苯胺在中性溶液中熒光較弱，酸性條件下質(zhì)子化后熒光幾乎消失，堿性條件下以分子態(tài)存在，熒光增強。3.（1）動態(tài)猝滅（碰撞猝滅）：激發(fā)態(tài)熒光分子與猝滅劑碰撞，能量以熱形式釋放，速率與溫度、濃度相關(guān)；（2）靜態(tài)猝滅：熒光分子與猝滅劑形成基態(tài)復合物，減少可激發(fā)的分子數(shù)；（3）電荷轉(zhuǎn)移猝滅：激發(fā)態(tài)分子與猝滅劑發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，提供離子對，無法發(fā)射熒光。4.激發(fā)光譜繪制：固定發(fā)射波長（選最大熒光發(fā)射波長），掃描激發(fā)單色器，記錄不同激發(fā)波長下的熒光強度，以激發(fā)波長為橫坐標、強度為縱坐標作圖。發(fā)射光譜繪制：固定激發(fā)波長（選最大激發(fā)波長），掃描發(fā)射單色器，記錄不同發(fā)射波長下的熒光強度，以發(fā)射波長為橫坐標、強度為縱坐標作圖。5.核心差異：傳統(tǒng)熒光檢測分辨率受衍射極限限制（約200nm），超分辨技術(shù)（如STORM、STED）通過調(diào)控熒光分子的激發(fā)-抑制狀態(tài)，突破衍射極限（分辨率可達10-50nm）。應(yīng)用價值：可觀察細胞內(nèi)納米級結(jié)構(gòu)（如突觸小泡、病毒衣殼），揭示生物大分子的動態(tài)相互作用，推動單分子生物學研究。四、計算題1.設(shè)濃度c與熒光強度F的關(guān)系為F=kc（線性范圍），由標準溶液得：k?=58.2/2.0=29.1，k?=145.5/5.0=29.1，線性關(guān)系成立。待測稀釋液濃度c?=F/k=87.3/29.1=3.0μg/mL原待測液濃度c=3.0×(50/2.0)=75μg/mL2.量子產(chǎn)率φ=k_r/(k_r+k_nr)=2.0×10?/(2.0×10?+8.0×10?)=0.2熒光壽命τ=1/(k_r+k_nr)=1/(1.0×10?s?1)=1.0×10??s=1.0ns五、綜合分析題（1）樣品前處理：①萃?。喝?00mL水樣，用二氯甲烷（1:1體積比）液-液萃取2次，合并有機相；②凈化：通過硅膠柱去除極性干擾物，用正己烷洗脫PAHs；③濃縮：氮吹至1mL，用乙腈定容至5mL（提高溶解性）。（2）儀器參數(shù)：①激發(fā)波長：芘的最大激發(fā)波長約340nm，苯并[a]芘約380nm，可選擇程序掃描或分段檢測；②發(fā)射波長：芘發(fā)射峰405nm，苯并[a]芘430nm；③狹縫寬度：激發(fā)狹縫5nm（提高光強），發(fā)射狹縫10nm（提高靈敏度）；④掃描速度：中速（1200nm/min）以平衡分辨率與時間。（3）干擾因素及消除：①背景熒光：采用空白水樣（經(jīng)同樣前處理）校正；②溶解氧猝滅：通氮氣除氧5min；③金屬離子干擾：加入EDTA掩蔽劑；④懸浮物散射：0.22μm濾膜過濾。（4）定量方法：外標法（