木材的荧光现象之一“光致光”
一种指部分树种的材表或浸出液受到紫外-日光照射时可发出并非反射光的发射光，又称光致光现象。
另一种指的是约定俗成并流行于坊间的，对于材料审美的某种认知。具体讲就是部分材料的切面受到光照后，其中具有晶莹感的区域可随光而动，是移步换景现象一种。
本文只就前者，即木材的光致光现象展开，第二种含义所指的荧光现象另文论述。
1.木材荧光现象的一般性描述木材的光致发光现象(冷光现象) 1：
当物质受到外来光线的照射时，并非因温度升高而发射可见光的现象，称为光致发光现象。
有些树种的木材，其水抽提液或木材表面在紫外光辐射的作用下，能够发出可见光，这种现象称为木材的光致发光现象(也被称为“荧光现象”)。这种发光的颜色和程度虽然因树种而异，但大致可以分为绿色和蓝色。光致发光现象是由于木材中的某种化学物质具有与荧光物质相似的性质，受紫外线的激发作用，发出了长于紫外线波长的光。当这种光的波长进入可见光的范围时，就使人们能够观察到木材的光致发光现象。
2.木材荧光现象的定义2：中文名称：木材荧光现象英文名称：fluorescence of wood学科：材料科学技术_天然材料_木材_总论定义：部分木材抽提物受紫外线照射时所发出的比紫外线波长更长而振动频率较低的弱光现象。
(全国科学技术名词审定委员会2011年公布)
4.荧光发光原理3、4A.一般描述有些常温物质，当受到某种波长的入射光(通常是紫外线)照射，吸收光能后进入激发态，并且立即被激发而发出比入射光波长更长的出射光，通常波长在可见光波段(不是全部)；该入射光一旦消失，发光现象也随之消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。B.原理荧光分子受到紫外线照射吸收光能后进入激发态，分子中的原子核外电子由原来的轨道跃迁到了能级更高的轨道，即从基态跃迁到第一激发单重态或第二激发单重态等。处于激发态的分子是不稳定的，无论分子最初处于哪一个激发单重态，通过内转换及振动弛豫，均可返回到第一激发单重态的最低振动能级，然后再以辐射形式发射光子而返回至基态的任一振动能级上，这时发射的光量子称为荧光。 5.荧光技术之于木材识别的意义5传统的木材识别方法是建立在木材解剖学基础之上，单纯依据木材及其解剖构造特征进行的，由于较难或无法得到诸如皮、根、叶、花、果等直观特征的配合，一般只能鉴定到“属”或“类”。继而学者们相继开展了木材DNA条形码技术、稳定同位素技术、化学分类法、基于计算机图像处理和AI识别技术、以及基于木材表面光泽度、色度等物理指标分布特征等多种分类方法的研究，推动了木材识别水平的提高，逐步向树种级的木材识别靠近。木材识别手段之一的荧光法也继传统的目测荧光鉴别后发展出先进的荧光分析法(荧光光谱法)。
6.传统的荧光鉴别方法一些木材的粉末或木片在紫外光的照射下便可直接观察到荧光现象，因此依据目测下荧光的有无即可以对一些木种做出鉴别。(此种方法提供的有效信息是荧光的有或无)由于木材本身具有比较复杂的化学成分，各成分之间由于相互干扰可能影响荧光的表现，因此用水或有机溶剂对木材抽提物进行浸提，将荧光物质提取到溶剂中然后再通过紫外灯的照射进行鉴别的方法突破了之前的局限，提高了荧光法鉴别的准确度。(此种方法提供的有效信息包括荧光的有无、荧光的颜色和荧光的强弱)实践证明，通过观察木材的荧光现象，利用荧光独有的特性，可以快速有效地识别木材的特定特征，是一种有效的辅助鉴别方法。但是，传统的荧光鉴别手段多依赖于观察者的个人感受和经验结果不够客观，有较大的局限性。虽然如此，限于知识和设备的局限，简单易行的传统荧光鉴别方法仍然是坊间应用于木材识别的主流辅助手段。作为“辅助手段”，其观察结果还是有一定参考价值的。
7.荧光光谱法6A.一般描述不同树种的木材中，荧光物质的分子结构及各荧光组分的含量都有一定的差别，因此产生的荧光光谱也会存在一定的差异性，可以运用多种测试技术研究木材的荧光光谱性质，然后根据图谱的差异性对木材进行鉴别。荧光光谱法能提供诸如激发波长、发射波长、发光强度、发光寿命、量子产率等许多精确信息，可以对具体的荧光表现进行定性和定量分析，是一种重要的痕量分析方法。B.名词浅释⑴最佳激发波长激发波长即入射光的波长，是指可以激发荧光物质，从而使其产生荧光的波长。而有效激发波长指的是能激发荧光物质产生荧光的入射光波长，它表示的是一个波段范围。其中，与产生荧光的相对强度达到最大值时所对应的激发波长则称之为最佳激发波长。⑵荧光峰值波长荧光峰值波长是指荧光相对强度达到最大值时所对应的发射波长，即荧光峰顶点对应的波长。⑶荧光强度荧光强度是对荧光物质所发射出的荧光强弱的描述。由于荧光强度的大小受到很多因素的影响，故测得的荧光强度只是一个相对值，单位是任意单位。⑷荧光寿命荧光寿命是指荧光强度在激发光停止激发后衰减到初始强度的1/e所需要的时间。它也可以理解为是荧光分子在S1激发态的平均停留时间。⑸荧光量子产率荧光量子产率是指物质发射荧光的光子数与吸收的激发光的光子数的比值。
8.专业荧光测试中常用的三种溶剂由于对木材中荧光物质的化学性质尚不清楚，故测试者常选用水、乙醇、及乙酸乙酯这三种比较有代表性的溶剂对其浸提，然后进行测试。其中乙醇是亲水性的有机溶剂，乙酸乙酯是亲脂性的有机溶剂。
9.木材的荧光表现中若干规律性的东西⑴很多树种中含有荧光物质。如檀香紫檀、染料紫檀、大果紫檀、刺猬紫檀等一些紫檀属的树种、交趾黄檀、蛇纹木、刺槐等等。国外学者的研究结论7：豆科、芸香科、和漆树科中的大部分树种都存在荧光现象。⑵不同树种中所含荧光物质可能不同。木材荧光发出的颜色因树种而异，大致可以分为蓝色系和绿色系，个别绿中偏黄。如：同为水的浸出液，檀香紫檀的荧光颜色偏蓝而蛇纹木的荧光颜色则蓝中含绿。不同颜色说明发射光波长不同。⑶同一树种的木材中可能含有不止一种荧光物质。使用不同的溶剂进行浸提时，荧光的颜色会有不同5。如：檀香紫檀、染料紫檀、非洲紫檀等木材的水浸提液的荧光是蓝色的，而乙酸乙酯浸提液的荧光则是黄色的。大果紫檀水浸提液的荧光是蓝色的；乙醇浸提液的荧光是黄绿色，而乙酸乙酯浸提液的荧光则是浅绿色。从物质的适溶性角度理解，同一树种的木材中可能含有不止一种荧光物质。⑷有些树种中的荧光物质对乙醇和水双溶。笔者曾做过的实验：首先将檀香紫檀木粉用乙醇进行浸提，然后用紫外灯对该浸提液照射，由于乙醇浸提液溶出了大量红色素，所以紫外灯照射时无法判断荧光的有无。而后将该浸提液置于空气中自然挥发至净(成为膏状物)，再注入常温的纯净水对该膏状物进行浸泡，4小时之后用紫外灯对之照射时荧光显现。见下图
▲檀香紫檀浸出液实验组图
⑸有些树种的心边材均有荧光；另些树种心材有荧光边材无荧光。实验结果表明8：檀香紫檀和刺猬紫檀的心边材均具荧光，荧光为蓝色；染料紫檀和非洲紫檀的边材在7天检测时间内没有观察到荧光。见下图
▲紫檀属两个树种的心边材荧光表现比较(图片来源:参考文献8的配图)
⑹有些树种的荧光实验目测时不见，但光谱仪测量图谱却证实有荧光物质存在。由于两版(2000版&2017版)《红木标准》对交趾黄檀的描述中均没有像紫檀属的许多木材那样提到其荧光表现，因此人们普遍认为交趾黄檀中是不含荧光物质的，然而光谱仪的测量结果却表明交趾黄檀中存在荧光物质。发射光图谱和数据列表显示9：见下图▲交趾黄檀浸出液的发射光谱及数据列表(图片来源:参考文献9的配图)
通过图谱和数据列表我们了解到：三种浸出液的最强发射波长都不在可见光范围(可见光波段:380～780nm)。即使考虑到发射光的波长是一个波段，其中可能包括一部分可见光，那进入可见光的部分也只是一个微弱的存在。所以人们的肉眼观察不到或难以感知到交趾黄檀浸出液的荧光存在。参考资料：
1.刘一星版《木材学》 (2014,7/P187）
2.材料科学技术名词.(第一版)
3.科普中国-百度百科.(唐浩宇/振动驰豫)
4.科普中国-百度百科.(杨剑虹/荧光分析法)
5.提取条件对紫檀属木材性能的影响.(木材工业.2019.3.刘波等)
6.木材浸提物的荧光光谱及其在木材识别中的应用.(陈玲,2018,6)
7.(Dyer S T.《南非本土树木的木材荧光》[J]1988,9）
8.紫檀属木材荧光性能种间差异和心边材差异.(木材工业.2019,5/刘波等)
9.荧光分析技术在交趾黄檀中的应用.(广东化工,2017,第六期/张韬,吴臻)
-END-推荐阅读
↓ ↓ ↓
《紫檀概说》
《紫檀香树种资料汇》
《金星的成因和成分》
《紫檀原木的分级》