辐射能量转移机理认为，光的发射和吸收是通过分子之间的相互作用实现的。在这个过程中，一个分子发射光，另一个分子吸收光，但不影响第一个分子的发光。这个机理可以用以下两个步骤来描述：
D* → D + hv
hv + A → A*
根据这个机理，能量转移的速率取决于发射量子的产生、吸收体的度和吸收光谱与发射光谱的重叠程度。这三个因素越大，能量转移越有利。辐射能量转移不会改变发射寿命，并且与介质的黏度无关。
辐射能量转移机理适用于稀溶液中，但并不适用于所有情况。
除了辐射能量转移，还存在无辐射能量转移机理。无辐射能量转移是一个步骤的过程，要求能量给体和受体分子之间的直接作用。根据给体和受体之间相互作用的本质，可以分为库仑力作用（偶极偶极相互作用）和电子交换作用两种方式。库仑力作用解释了长距离范围内的能量转移，而电子交换作用发生在D和A非常接近的情况下。
通过实验方法可以区分电子交换和库仑力作用两种机理。首先测定能量转移速率常数（ket）和扩散速率常数（kdiff）的比值，然后测定能量转移速率常数与黏度的关系。如果ket远大于kdiff，并且与溶剂介质的黏度无关，那么可以排除扩散的影响，认为是库仑力相互作用机理。相反，如果ket接近或小于kdiff，并且对黏度敏感，那么说明扩散对能量转移有很大影响，这属于交换机理，因为它要求给体和受体紧密接触。
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