共振光散射技术原理及其定量基础
光散射现象广泛存在于光与粒子的作用过程中，是指当光通过介质时在入
射光方向以外的各个方向上所观察到的光现象。它源于光电磁波的电场振动而
导致的分子中电子产生的受迫振动所形成的偶极振子。根据电磁理论，振动着
的偶极振子是一个二次波源，它向各个方向发射的电磁波就是散射波。光散射
与介质的不均匀性有关，除了真空之外的其它所有介质都有一定程度的不均匀
性，从而产生散射光。光散射技术在物理化学、胶体化学和高分子化学研究中
[l,2]
具有十分重要的地位，主要用于大分子的结构及分子量测定，以及提供有关
粒子大小、形状等方面的信息，但在以前的分析化学领域中，特别是荧光测定
中则成为一种干扰源而严重影响荧光分析的灵敏度，需采取措施加以避免和消
除。
当介质中粒子直径远大于入射光波长(λ)时，产生的散射可看成是反射和折
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射：如果介质中粒子直径与入射光波长相近，便产生了丁达尔(Tyndall)散射;如
果介质中粒子很小，如d≤20λ时，便产生以瑞利(Rayreigh)散射为主的分子散
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射。根据入射光和散射光波长的不同，光散射又可分为弹性散射、非弹性散射
和准弹性散射。Rayreigh散射、浑浊介质Tyndall散射和透明介质的分子散射都
是弹性散射;Raman散射和Bri1louin散射是非弹性散射;入射光频率和发射光频
率仅有微小差别的是准弹性散射。
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在假设没有吸收的波长范围内，瑞利散射光遵守I∝λ的瑞利定律。瑞利散
[3][4][5]
射能为化学研究提供诸如分子形状和尺寸、分子量、旋转半径以及反应过
[6,7]
程的动态行为等，但信号响应低和选择性差的缺点限制了瑞利散射技术在研
究极稀溶液和复杂混合物中物质的浓度和结构信息方面的应用。但实际上所有
的吸收过程都与光散射紧密相连，当瑞利散射位于或接近于分子吸收带时，电
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子吸收电磁波频率与散射频率相同，电子因共振而强烈吸收光的能量并产生
次散射，这种吸收一再散射过程称为共振瑞利散射或共振增强瑞利散射
[8,9]
(ResonanceRayleighscattering，RRs)，现在较普遍的称之为共振光散射
(Resonancelightscattering，RLS)。由于共振瑞利散射有极高的强度，所以使用
普通的荧光分光光度计也能检测到，而不必使用昂贵的激光光源作为入射光。
[l0]
1993年美国著名化学家Pasternac等首次在普通的荧光分光光度计上用共振
光散射技术研究了卟啉类化合物在核酸分子上的J型堆积，显示出该技术在研究
[l1-14]
生物大分子的识别、组装、超分子排列等方面独特的优势，激起了分析工作
者的浓厚兴趣和广泛关注，得到了迅速发展，从而为共振瑞利散射技术的深入
研究和广泛应用奠定了基础。
共振光散射理论及其根据宏观波动理论，分子散射源于折光指数(m)的涨
落，而折光指数可以分为实部和虚部两部分，即，m=n-i，其中n是溶液的折
光指数，是吸光系数，在分子吸收带附近溶液的折光指数与波长和摩尔吸光系
数的关系与分子在整个波长范围的吸收有关，可用Kronig-Kramers方程[15]表示:
(l)
式中n为纯溶剂的折光指数，c是溶液的物质的量浓度，λ是真空中入射光和散
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