拉曼光谱

四氯化碳的拉曼光谱研究

杨润秋

（北京师范大学物理系 07级 100875）

指导教师：白在桥实验时间：2010-3-31

摘要：本文以波长为532nm 的半导体激光器作为光源，研究了CCl 4液体样品分子的拉曼

光谱。测量得到了其四个简振模式的波数。同时测量得到了各模式对应谱线在垂直于平行方向的退偏度的大小。

关键词：拉曼光谱四氯化碳固有频率退偏度

一、引言

拉曼散射光谱是研究物质结构的一个强有力的工具，利用拉曼散射谱线与散射体中分子的振动和转动、或晶格的振动等有关，为研究分子结构提供了一种重要手段。拉曼散射光谱在1923年被史梅尔从理论上预言，并在1928年被印度物理学家拉曼与克利希南所证实。本实验利用激光照射在CCl 4上所散射的拉曼光谱，来研究CCl 4分子振动的对称性，并通过实验熟悉拉曼光谱的测量方法与利用拉曼光谱研究分子振动的手段。

二、实验原理

2.1 分子的振动

分子振动有自己的振动模式（简正模），一个多原子分子振动时，总可以根据运动的分解与叠加原理把分子的复杂振动分解为由简正模所组成的简正振动。当频率为0ω的光入射到分子上时，光的频率0ω与分子振动的简正频率k ω相互耦合，结果会产生新的光辐射的频率k ωω±0，这种光辐射就是拉曼光谱谱线中的（反）斯托克斯分量，而对于弹性散射的光子而言，其散射光的频率没有变化，这就是拉曼光谱中的瑞利谱线。所以拉曼光谱中，（反）斯托克斯总是对称分布于瑞利线的两侧。

电磁波辐射为电偶极辐射，对于入射光场)cos(00t E E ω=的作用，分子将产生电偶极矩

E A P ?=

( 1)

其中A 为一个二阶张量，称为极化率张量，为一个对称张量，与分子结构及其对称性有关。在A 的一级近似下，分子感应产生的电偶极矩P 可表示为：

∑

-=±±??+?=331

00000])cos[()()cos(N k k k k k

t Q q A

t E A P ?ωωω

( 2) 可以看出，在一级近似下，电偶极矩中产生了频率为k ωω±0的振动，故会产生相应的电磁波辐射，即（反）斯托克斯辐射。而是否会产生相应的辐射，也由极化率张量的偏微商

0)(

q A

??决定，也就是说，只有那些能引起分子极化率变化的简正振动，才能产生相应的拉曼散射。

量子理论中，也可以对拉曼散射做出一定的解释。光子打在分子上，使分子振动发生能级越迁。当分子振动状态从“虚态”回到本态时，产生瑞利散射；回到低能态时，产生反斯托克斯散射；回到高能态时，产生斯托克斯散射。在量子理论下，根据玻耳统计分布规律，高能级上的分子数要比低能级上的分子数少，这也从理论上说明了拉曼散射中反斯托克斯散射的强度要比相应的斯托克斯散射弱的原因。

2.2 拉曼散射的退偏度

对于取向一定的分子，如入射光为偏振光，则散射光也为偏振光，但偏振方向由0)(

q A

??决定。在液、气态样品中，由于分子取向无规则，会产生散射光的“退偏”，此效应与分子结构以及振动的对称性有关。

0)(

??也为一个二阶矩阵，可以表示为： ????

??=??zz zy zx yz yy yx xz xy xx q A

ααα

αααααα0)( 由于A 为一个对称张量，故0)(q

??也为一个对称张量，反应了简正振动对极化率的影响程度。且有如下关系成立：

)(3

1zz yy xx αααα++=

( 3) )](6)()()[(2

222222

xz yz xy yy zz zz xx yy xx αααααααααγ+++-+-+-=

( 4) )445(45

1222

22γαααα+===zz yy xx

( 5) 22

2215

1γααα===xz yz xy

( 6)

定义入射光的传播方向与散射光的观察方向所在的平面为散射平面，退偏度定义为散射光垂直于入射光的部分光强与散射光平行于入射光的部分光强的比值，即对于偏振入射光，退偏度可以表示成为：

⊥

⊥⊥⊥=I I //

( 7) 或

////

//I I ⊥=ρ

( 8)

故由上述定义，结合( 3)( 4)( 5)( 6)可知：理论上，当入射光的偏振方向垂直于偏振平面时，有

4453γ

αγααρ+==⊥zz

yz ( 9) 当入射光的偏振方向平行于偏振平面时，有

122//==

αρ

( 10)

2.3 CCl4的简振模式分析与退偏度[1]

CCl4 分子为四面体结构，一个碳原子在中心，四个氯原子在四面体的四个顶点，共有9 种简正振动，除去简并，可归成四种:

a ）4 个Cl 原子沿各自与c 的连线同时向外或向内运动(呼吸式)。

b ）4 个Cl 沿垂直于各自与

c 的连线的方向运动并保持重心不变，两重简并。

c ）C 原子平行于正方形的一边运动，4 个Cl 原子同时平行于该边反向运动。分子重心保

持不变，三重简并。

d ）2 个Cl 原子沿立方体一面的对角线做伸缩运动，另两个在对面做位相相反的运动，也是三重简并。

以上四种振动方式对应于拉曼光谱的四种不同的散射频率差（不考虑耦合引起的微扰的话），也即每种对应一条斯托克斯线和一条反斯托克斯线。除了a 模式是对称的之外，其他三种模式都是反对称的。

对于振动模式c ，由于CCl 4 分子和振动模式的对称性，绕z 轴（设振动平面平行于z 轴）转动180 度后，极化率张量不变，振动方式反向，经过计算可以得到ρ⊥=3/4；同样可以推得对于振动模式b 、d ，一样可以得到ρ⊥=3/4；而对于对称振动a ，由于分子对称性和振动对称性是一致的，所以显然有ρ⊥=0 三、实验内容

本实验利用荧光拉曼光谱仪，用532nm 的激光作为激发元，在域值电压为16V 、积分时间为1000ms 的条件下，在510-560nm 的工作范围内对CCl 4的拉曼散射光谱进行了测量。实验装置示意图如图1所示。实验记录了自然激光入射下的拉曼散射谱线，同时测量了偏振光入射下，入射光的偏振方向分别垂直与平行于偏振面时垂直与平行偏振面方向的散射谱线的强度，并利用所得的实验数据对CCl 4的分子结构进行了初步的分析。实验步骤如下：

（1）调节好拉曼光谱仪和各项参数，使得入射狭缝的光强最强，并且噪声

较小。

（2）将偏振片P1 放置到相应位置，调节角度为0 度，使入射光经起偏后对

于散射面为垂直偏振光。

（3）将P2 放置到相应位置，调节角度为0 度，使散射光对于散射面为平行

偏振，启动软件进行一次510～560nm 的单程测量。

（4）将P2 角度调整为90 度，使散射光对于散射面为垂直偏振，再进行一

次相同范围的的测量。

（5）将调整P2 前后得到的图象和归峰数据整合到一起进行比较，利用公式

算出各峰的r (p / 2) ^ ，并与理论计算值比较。

（6）加上1/2 波片，使得快轴的方向与入射光透射方向成45 度（即使得入

射光偏振方向旋转90 度成为平行偏振光），重复（3）（4）（5）四、实验结果与分析 4.1 CCl 4的固有频率

在激光直接照射在样品的情况下，散射光的光谱结构如错误！未找到引用源。2 所示。可以看出，光谱线中关于瑞利谱线左右对称分布着三对谱线，这就是（反）斯托克斯谱线。而谱线最右侧的两个聚在一起的峰，则为费米共振所产生。利用软件找到（反）斯托克斯谱线的峰值所对应的波长可以得到（反）斯托克斯谱

线所对就光波长的数据。由测量得到的数据如表一所示：

图1实验装置图

图 2 CCl 4拉曼光谱图

表1 CCl

固有频率测量结果

从表 1 的结果可以看出，正、反斯托克斯谱线关于激光的波数大体上是对称分布的，波数的对称分布对应着频率的对称分布。以上测量得到的结果与实验室给定的标准值差距极小，可以认为关于固有频率的测量是比较准确的。

4.2 各拉曼谱线的退偏度

为了测定CCl 4的分子振动的对称性，这里按照上面所定义的偏振面的定义，分别测定入射光偏振方向垂直于偏振面时偏振方向垂直与平行偏振面的散射光的光强与入射光偏振方向平行于偏振面时偏振方向垂直与平行偏振面的散射光的光强，得到其谱线分布图如图3和图4所示。表2为退偏度的测量结果。

表2 退偏度的测量结果

图 3 垂直方向测量图图 4 平行方向测量图

从错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。中可以看出，当入射光的偏振方向平行于偏振面时，两个分量上的光强几乎相等，也就是说，入射光偏振方向平行于偏振面时，各个峰所测得的退振度约为1，这与上面所分析的结论是吻合的。而当入射光偏振方向垂直于偏振面时，可以看出，两个分量上的光强有较大的差异，这也说明不同峰的退振度不能简单的用1来表示，这也比较吻合前文的理论分析。不过，从表2的测量结果来看，得到的偏振度与理论值还是存在一定的差异。这可能是由下面的原因造成的：

1）偏振片没有固定，且实验中完全依靠目测判断偏振的角度，对准确性有一定影响；

2）仪器存在吸光和反射，影响了测量所得数值的准确性；

3）杂散光的干扰，增加了本底噪声；

4）对于不同偏振状态的光，单色仪的效率不同；

5）实验中的操作失误。

五、实验结论

本实验利用拉曼光谱仪探测了532nm的激光照射在CCl4上所散射的拉曼光谱，验证了（反）斯托克斯谱线在波数（频率）上关于瑞利线的对称性；测量得到了拉曼散射中斯托克斯谱线的波数差，得到了4中振动模式的固有频率；研究了（反）斯托克斯谱线的退偏性，认为从实验数据上实验所得出的结果大体上与理论计算得出的结果相符。

六、参考文献

[1] https://www.360docs.net/doc/9510305221.html,/jpkc/guojia/dxwlsy/kj/part3/download/sw38.pdf

[2]熊俊.近代物理实验补充讲义.北京师范大学出版社.2007/6

拉曼光谱的原理、应用以及发展

拉曼光谱的原理及应用拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。（一）含义光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征（二）拉曼散射光谱的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。（三）拉曼光谱技术的优越性提供快速、简单、可重复且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外，由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器。拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有

拉曼光谱技术

拉曼光谱 OVERVIEW 1. Raman spectra give information on molecular vibrations and are obtained from changes in the frequency of light observed in a scattering experiment (inelastic scattering). 2. The physical picture arises from considering changes in polarizability (induced dipole moment) that arise if a vibration occurs during the time the electrons are oscillating in response to the applied radiation. 3. The gross selection rule is that the vibrational motion must produce a change in the polarizability of the molecule. 4. The anisotropy of the polarization of the scattering can be measured. Comparison of the spectra polarized perpendicular and parallel to the incident radiation gives information on the symmetry of the vibrational motions. 5. Raman spectra can be obtained in water. This is a major advantage over infrared spectra. 6. Resonance Raman spectra result when the wavelength of the exciting light falls within an electronic absorption band of a chromophore in the molecule. Some vibrations associated with such a chromophore may be enhanced by factors of 1000 or more. 7. The experimental parameters of a band in a spectrum are its position ( ) (which is independent of the frequency of the exciting light), its intensity (which is directly proportional to concentration), and its polarization. 8. The main biological applications of conventional Raman are very similar to those for infrared. Resonance Raman affords a means of probing selective sites in molecules. For example, in metalloproteins, Raman can give information on the nature of the ligand directly attached to the metal. 6.1 引言拉曼光谱和红外光谱都反映了分子振动的信息，但其原理却有很大差别：红外光谱是吸收光谱，而拉曼光谱是散射光谱。红外光谱的信息是从分子对入射电磁波的吸收得到的，而拉曼光谱的信息是从入射光与散射光频率的差别得到的。拉曼光谱的突出优点是可以很容易地测量含水的样品，而且拉曼散射光可以在紫外和可见光波段量测。由于紫外光和可见光能量很强，因此其量测比红外波段要容易和优越得多。拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。1928年，拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射，通过对散射光进行谱分析，首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外，还包含有与入射光频率不同的光。以后人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。拉曼因此获得诺贝尔奖。

拉曼光谱原理及应用简介

拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。（一）含义光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征（二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。

c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。（三）拉曼光谱技术的优越性提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器3拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。4因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。5共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。（四）几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术

拉曼光谱技术综述

拉曼光谱技术综述摘要：本文从拉曼散射原理出发，介绍了拉曼技术的特征，以及拉曼技术的优势和不足，从激光技术和纳米技术出发介绍了当前拉曼技术的广泛发展和应用。综述了近年来了曼技术的主要的分析技术。涉及拉曼光谱技术的发展简史，发展现状和最新研究进展等方面。关键字：光谱分析、拉曼散射、激光、光子 1、拉曼光谱的发展简史印度物理学家拉曼于1928年用水银灯照射苯液体,发现了新的辐射谱线:在入射光频率ω0的两边出现呈对称分布的,频率为ω0-ω和ω0+ω的明锐边带,这是属于一种新的分子辐射,称为拉曼散射,其中ω是介质的元激发频率。与此同时,前苏联兰茨堡格和曼德尔斯塔报导在石英晶体中发现了类似的现象,即由光学声子引起的拉曼散射,称之谓并合散射。然而到1940年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱(约为入射光强的),人们难以观测研究较弱的拉曼散射信号,更谈不上测量研究二级以上的高阶拉曼散射效应。并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期,红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。1960年以后,红宝石激光器的出现,使得拉曼散射的研究进入了一个全新的时期。由于激光器的单色性好,方向性强,功率密度高,用它作为激发光源,大大提高了激发效率。成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低,目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用,越来越受研究者的重视。 70年代中期,激光拉曼探针的出现,给微区分析注人活力。80年代以来,美国Spex公司和英国Rrin show公司相继推出,拉曼探针共焦激光拉曼光谱仪,由于采用了凹陷滤波器(notch filter)来过滤掉激发光,使杂散光得到抑制,这样入射光的功率可以很低,灵敏度得到很大的提高。Di l o公司推出了多测点在线工业用拉曼系统,采用的光纤可达200m,从而使拉曼光谱的应用范围更加广阔。 2、拉曼光谱简介：

拉曼光谱原理及应用简介

拉曼光谱原理及应用简介当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的发现透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究。应用激光光源的拉曼光谱法。应用激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特性，与表面增强拉曼效应相结合，便产生了表面增强拉曼光谱。其灵敏度比常规拉曼光谱可提高104~107倍，加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制，使分析的信噪比大大提高。已应用于生物、药物及环境分析中痕量物质的检测。共振拉曼光谱是建立在共振拉曼效应基础上的另一种激光拉曼光谱法。共振拉曼效应产生于激发光频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时，这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的104~106倍，有利于低浓度和微量样品的检测。已用于无机、有机、生物大分子、离子乃至活体组成的测定和研究。激光拉曼光谱与傅里叶变换红外光谱相配合，已成为分子结构研究的主要手段。

1. 激光拉曼光谱法的原理是拉曼散射效应拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是发生改变方向的散射，而光的频率并没有改变，大约有占总散射光的10-10-10-6的散射，不光改变了传播方向，也改变了频率。这种频率变化了的散射就称为拉曼散射。对于拉曼散射来说，分子由基态E0被激发至振动激发态E1，光子失去的能量与分子得到的能量相等为△E反映了指定能级的变化。因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的，根据光子频率变化就可以判断出分子中所含有的化学键或基团。这就是拉曼光谱可以作为分子结构的分析工具的理论工具。 2. 拉曼光谱仪的主要部件有：激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。 3. 应用激光拉曼光谱法的应用有以下几种：在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面上的应用，在表面和薄膜方面的应用。有机化学：拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是判断化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构判断的依据。高聚物：拉曼光谱可以提供关于碳链或环的结构信息。在确定异构体（单休异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中

拉曼光谱培训教材

什么是拉曼效应?
1928 年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。
Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science
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拉曼光谱

拉曼光谱 1.1引言拉曼光谱和红外光谱都反映了分子振动的信息，但其原理却有很大差别：红外光谱是吸收光谱，而拉曼光谱是散射光谱。红外光谱的信息是从分子对入射电磁波的吸收得到的，而拉曼光谱的信息是从入射光与散射光频率的差别得到的。拉曼光谱的突出优点是可以很容易地测量含水的样品，而且拉曼散射光可以在紫外和可见光波段量测。由于紫外光和可见光能量很强，因此其量测比红外波段要容易和优越得多。拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(R a m a n)。1928年，拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射，通过对散射光进行谱分析，首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外，还包含有与入射光频率不同的光。以后人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。拉曼因此获得诺贝尔奖。当一束入射光通过样品时，在各个方向上都发生散射。拉曼光谱仪收集和检测与入射光成直角的散射光。由于收集和检测的散射光强度非常低，因此拉曼光谱的应用和发展受到很大限制。六十年代激光开始广泛应用，拉曼光谱仪以激光作光源，光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而大大提高，拉曼光谱技术得以迅速发展，应用领域遍及物理，材料，化学，生物等学科，并已成为光谱学的一个分支拉曼光谱学。 2.1拉曼光谱原理 2.1.1光的散射入射光通过样品后，除了被吸收的光之外，大部分沿入射方向穿过样品，一小部分光则改变方向，发生散射。一部分散射光的波长与入射光波长相同，这种散射称为瑞利散射(R a y l e i g h s c a t t e r i n g)。1899年，瑞利从实验中得出结论：晴天时天空呈兰色的原因是大气分子对阳光的散射。瑞利还证实：散射光的强度与波长的四次方成反比。这就是瑞利散射定律。由于组成白光的各种颜色的光中，兰光的波长最短，因而散射光强度最大。天空因而呈现兰色。瑞利当时并没有考虑到散射光的频率变化。他认为散射光与入射光的频率是相同的。所以后来把与入射光波长相同的散射称为瑞利散射，而把波长与入射光不同的散射称为拉曼散射。 2.1.2拉曼散射的产生 2.1.2.1机械力学的解释光由光子组成，这是光的微粒性。光子与样品分子间的相互作用，可以用光子与样品分子之间的碰撞来解释。光照射样品时，光子和样品分子之间发生碰撞。如果碰撞时只是运动方向改变而未发生能量交换即发生了弹性碰撞，则光子的能量不变。由E=hν，能量不变频率也就不变。这就是瑞利散射产生的原因。如果光子和样品分子间发生非弹性碰撞，即光子除改变运动方向外还有能量的改变，一部分能量碰撞时在光子和样品之间发生交换，光子的能量有所增减，则光的频率发生改变。 2.1.2.2从能级之间的跃迁来分析光子和样品分子之间的作用也可以从能级之间的跃迁来分析。样品分子处于电子能级和振动能级的基态，入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要

Raman 拉曼光谱原理及应用

拉曼光谱学 ——原理及应用HORIBA Jobin Yvon北京办事处

报告内容 ?1-什么是拉曼光谱? –简单介绍 ?2-拉曼光谱仪工作原理介绍 ?3-拉曼光谱在材料研究中的应用介绍?4-HORIBA Jobin Yvon拉曼光谱仪简介

1928年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL 4光谱中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。时间和发现人? Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science

λlaser λscatter >λlaser 瑞利散射λscatter = λlaser 拉曼散射光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。散射光弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射）非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射）

2 0004 000 6 0008 00010 000I n t e n s i t y (c n t )400600Raman Shift (cm -1) 520不同材料的拉曼光谱有各自的不同于其它材料的特征的光谱-特征谱 z 为表征和鉴别材料提供了指纹谱 z 深入开展光谱学和材料物性研究打下基础 1332 1580 20000 15000 10000 5000 100012001400160018002000 Wavenumber (cm-1)?组分信息?结构信息

拉曼光谱及其生物学应用

拉曼光谱及其生物学应用朱加旺 20105450 一、拉曼光谱 1、拉曼光谱基本原理：拉曼散射属于光的散射，单色光子与分子发生相互作用且发生非弹性碰撞时，二者之间有能量交换，此时，光子不仅要改变运动方向，而且频率也会发生改变，这种散射称为拉曼散射。在这种散射中，光子一部分能量转移到分子中，或者分子的振动和转动能量传递给了光子，从而改变光子频率。 2、拉曼光谱的解释及研究意义 2.1 以经典理论解释拉曼散射时,认为分子以固有频率vi振动，极化率（见电极化率）也以vi为频率作周期性变化，在频率为v0的入射光作用下，v0与vi两种频率的耦合产生了v0、v0+vi和v0-vi3种频率。频率为v0的光即瑞利散射光，后两种频率对应拉曼散射谱线。拉曼散射的完善解释需用量子力学理论，不仅可解释散射光的频率差，还可解决强度和偏振等一类问题。 2.1.1特征拉曼频率：拉曼光谱中的振动频率是由原子团和化学键确定的，我们称之为特征拉曼频率。分子振动时，键长和键角要同时发生双变，当分子中的某个集团与分子中与其邻近的基团无耦合作用时，其振动的

频率和强度所反映的就是该基团独有的特征。由于分子是一个整体，其内部任何基团的振动都不可能完全独立的，手工同化学环境的影响，任意基团的振动频率都会发生微小的位移，这种频率位移的大小和方向就是基团化学环境变化的证据。因此，我们根据特征频率及其位移即可判定各种基团的存在与否及其化学环境的变化情况。特征拉曼频率在拉曼光谱分析中非常有用，现已总结出各类化学物的特征拉曼频率表，以供我们需要是比对和查找。 2.1.2共振拉曼散射：当一个化合物被入射光激发且及发现的频率处于该化合物的电子吸收谱带以内时，由于电子跃迁和分子振动的耦合，会使得某些拉曼普线的强度陡然增加，这个现象被称为共振拉曼散射。 2.1.3表面增强拉曼散射：当物质分子吸附在一些特定的金属表面时，分子的拉曼散射强度得到大大提升。表面增强拉曼散射有如下特点：SERS 具有很强的增强因子；SERS具有金属选择性，出现SERS现象的金属材料只有少数几种，分别是币族金属金，银，铜；碱性金属锂，钠，钾；部分过度金属铁，钴，镍；SERS要求金属表面有一定粗糙度，不同金属出现最大SERS效应的粗糙度不一样。关于SERS的增强机理目前提出了两大类理论模型：物理增强模型和化学增强模型。物理增强模型认为SERS 效应起源于金属表面局域电场的增强（又成为电磁增强）金属基底和被吸附分子之间的相互作用相对较弱。表面等离子模型，天线共振子模型和镜像场模型等均属于物理增强机制，但他们对于导致居于电磁场增强的原因的解释是不用的。化学增强模型认为，拉曼散射信号的增强是由于吸附在粗糙金属表面的物质分子极化率改变而引起的。主要的理论模

激光拉曼光谱技术

激光拉曼光谱技术摘要:论文综述了激光拉曼光谱的发展历史，拉曼光谱原理，其中有自发拉曼散射，相干反射托克斯拉曼散射光谱和受激拉曼散射。关键词:激光拉曼光谱原理自发反斯托克斯受激正文 1．拉曼光谱的发展历史印度物理学家拉曼于1928年用水银灯照射苯液体,发现了新的辐射谱线:在入射光频率ω0的两边出现呈对称分布的,频率为ω0-ω和ω0+ω的明锐边带,这是属于一种新的分子辐射,称为拉曼散射,其中ω是介质的元激发频率。拉曼因发现这一新的分子辐射和所取得的许多光散射研究成果而获得了1930年诺贝尔物理奖。与此同时,前苏联兰茨堡格和曼德尔斯塔报导在石英晶体中发现了类似的现象, 即由光学声子引起的拉曼散射,称之谓并合散射。法国罗卡特、卡本斯以及美国伍德证实了拉曼的观察研究的结果。然而到1940年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱(约为入射光强的10-6),人们难以观测研究较弱的拉曼散射信号,更谈不上测量研究二级以上的高阶拉曼散射效应。并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期,红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。1960年以后,红宝石激光器的出现,使得拉曼散射的研究进入了一个全新的时期。由于激光器的单色性好,方向性强,功率密度高,用它作为激发光源,大大提高了激发效率。成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低,目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱

得到了广泛的应用,越来越受研究者的重视。 70年代中期,激光拉曼探针的出现,给微区分析注人活力。80年代以来,美国Spex公司和英国Rr i ns how公司相继推出,位曼探针共焦激光拉曼光谱仪,由于采用了凹陷滤波器(notch filter)来过滤掉激发光,使杂散光得到抑制,因而不在需要采用双联单色器甚至三联单色器,而只需要采用单一单色器,使光源的效率大大提高,这样入射光的功率可以很低,灵敏度得到很大的提高。Di l o公司推出了多测点在线工业用拉曼系统,采用的光纤可达200m,从而使拉曼光谱的应用范围更加广阔。 2拉曼光谱的原理 2.1自发拉曼散射泵浦光注入光纤后，其部分能量转为拉曼散射光，当泵浦光的强度小于阈值时，这时光纤分子的热平衡没有被破坏，这种拉曼散射叫自发拉曼散射。拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换改变了光子的能量。2.2拉曼散射的产生光子和样品分子之间的作用可以从能级之间的跃迁来分析。样品分子处于电子能级和振动能级的基态,入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要的能量,但又不足以将分子激发到电子能级激发态。这样,样品分子吸收光子后到达一种准激发状态,又称为虚能态。样品分子在准激发态时是不稳定的,它将回到电子能级的基态。若分子回到电子能级基态中的振动能级基态,则光子的能量未发生改变,发生瑞利散射。如果样品分子回到电子能级基态中的较高振动能级即某些振动激发态,则散射的光子能量小于入射光子的能量,其波长大于入射光。这时散射光谱的瑞利散射谱线较低频率侧将出现一根拉曼散射光的谱线,称为St okes线。如果样品分子在与入射光子作用前的瞬间不是处于电子能级基态的最低振动能级,而是处于电子能级基态中的某个振动能级激发态,则入射光光子作用使之跃迁到准激发态后,该分子退激回到电子能级基态的振动能级基态,这样散射光能量大于入射光子能量,其谱线位于瑞利谱线的高频侧,称为

拉曼光谱现状研究

拉曼光谱现状研究拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱。它是1928年印度物理学家C.V. Raman发现的。对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱作为一种物质结构的分析测试手段而被广泛应用,尤其是60年代以后,激光光源的引入、微弱信号检测技术的提高和计算机的应用, 拉曼光谱得到了迅速的发展,出现了很多新的拉曼光谱技术,使拉曼光谱分析在许多应用领域取得很大的发展。目前,拉曼光谱已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。一拉曼光谱的发展拉曼光谱又称拉曼效应,是起用发现者印度人C.V.Raman命名的。德文文献中常称之为迈克尔-拉曼(Smekal-Raman)效应,而苏联前若干年的文献中则称之为联合散射,是拉曼于1919年从水分子散射现象中发现的。拉曼光谱最初用的光源是聚焦的日光,后来使用汞弧灯由于它强度不太高和单色性差,限制了拉曼光谱的发展。60年代激光技术的兴起,以及光电讯号转换器件的发展才给拉曼光谱带来新的转机。70年代中期,激光拉曼探针的出现,给微区分析注入活力。80年代以来,一些公司相继推出了拉曼探针共焦激光拉曼光谱仪,入射光的功率可以很低,灵敏度得到很大的提高。这些性质使拉曼光谱的应用无论在广度和特异性等方面都得到了空前发展。二拉曼光谱特点拉曼光谱产生的原理和机制都与红外光谱不同,但它提供的结构信息却是类似的,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因,而拉曼光谱是分子极化率变化诱导产生的,它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。在分子结构分析中,拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。因此,一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。拉曼效应普遍存在于一切分子中,无论是气态,液态和固态,拉曼散射光谱对于样品制备没有特殊要求;对于样品数量要求比较少,可以是毫克甚至微克的数量级。拉曼散射最突出的优点是采用光子探针,对于样品是无损伤探测,尤其适合对那些稀有或珍贵的样品进行分析,甚至可以用拉曼光谱检测活体中的生物物质。拉曼光谱的缺点之一是会产生荧光干扰,样品一旦产生荧光,拉曼光谱会被荧光所湮灭检测不到样品的拉曼信号。二是检测灵敏度低。三几种常见的拉曼光谱技术 3?1共焦显微拉曼光谱技术显微拉曼光谱技术是将拉曼光谱分析技术与显微分析技术结合起来的一种

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。由分子振动、固体中光学声子等激发与激光相互作用产生的非弹性散射称为拉曼散射。 1928年拉曼光谱C.V.拉曼实验发现，当光穿过透明介质被分子散射的光发生频率变化，这一现象称为拉曼散射，同年稍后在苏联和法国也被观察到。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ0相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在υ0两侧的谱线或谱带υ0±υ1即为拉曼光谱，其中频率较小的成分υ0－υ1又称为斯托克斯线，频率较大的成分υ0+υ1又称为反斯托克斯线。靠近瑞利散射线两侧的谱线称为小拉曼光谱；远离瑞利线的两侧出现的谱线称为大拉曼光谱。瑞利散射线的强度只有入射光强度的10-3，拉曼光谱强度大约只有瑞利线的10-3。小拉曼光谱与分子的转动能级有关，大拉曼光谱与分子振动-转动能级有关。拉曼光谱的理论解释是，入射光子与分子发生非弹性散射，分子吸收频率为υ0的光子，发射υ0－υ1的光子（即吸收的能量大于释放的能量），同时分子从低能态跃迁到高能态（斯托克斯线）；分子吸收频率为υ0的光子，发射υ0+υ1的光子（即释放的能量大于吸收的能量），同时分子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯线)。分子能级的跃迁仅涉及转动能级，发射的是小拉曼光谱；涉及到振动-转动能级，发射的是大拉曼光谱。与分子红外光谱

不同，极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力推动了拉曼散射的研究及其应用。拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域，对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值

拉曼光谱技术概述及应用

拉曼光谱技术概述及应用姓名:杨海源学号:2011201373 摘要随着人们对拉曼光谱技术研究的深入,拉曼光谱在许多领域中得到越来越多的应用。本文介绍了拉曼光谱检测技术的基本原理及特点，介绍了傅立叶变换拉曼光谱、共焦显微拉曼光谱、表面增强激光拉曼光谱、固体光声拉曼光谱的原理及其应用。综述了拉曼光谱在食品检测中的应用。主要介绍了拉曼光谱在生物、医药、材料化学、食品领域的应用。在许多领域快速检测、质量控制、无损检测等方面，拉曼光谱必将发挥越来越大的作用。关键词: 拉曼光谱，检测, 应用 ABSTRACT With the development of research of Raman scattering technology, Raman spectroscopy are increasingly employed in Many Fields.This paper introduces the basic principle and characteristics of raman spectroscopy analytical technology, The research development and application of Raman spectroscopy in many yeilds were discussed. The principle and application of FT-Raman，confocal microprobe Raman, surface-Enhance laser-Raman，photoacoustic Raman spectroscopy in solid were summarized. Reviewe the application of Raman spectroscopy in biology，food，medicine and chemical materials. It will provide a great step forward in many fields assay on rapid detection, quality control and non-destruction detection. Keywords：Raman spectroscopy, detection, application

激光拉曼光谱讲解

论文关键词:激光拉曼光谱原理综述论文摘要:论文综述了激光拉曼光谱的发展历史、原理以及在催化领域的应用研究进展。 1拉曼光谱的发展历史印度物理学家拉曼于1928年用水银灯照射苯液体,发现了新的辐射谱线:在入射光频率ω0的两边出现呈对称分布的,频率为ω0-ω和ω0+ω的明锐边带,这是属于一种新的分子辐射,称为拉曼散射,其中ω是介质的元激发频率。拉曼因发现这一新的分子辐射和所取得的许多光散射研究成果而获得了1930年诺贝尔物理奖。与此同时,前苏联兰茨堡格和曼德尔斯塔报导在石英晶体中发现了类似的现象,即由光学声子引起的拉曼散射,称之谓并合散射。法国罗卡特、卡本斯以及美国伍德证实了拉曼的观察研究的结果。然而到1940年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱(约为入射光强的10-6),人们难以观测研究较弱的拉曼散射信号,更谈不上测量研究二级以上的高阶拉曼散射效应。并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期,红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。1960年以后,红宝石激光器的出现,使得拉曼散射的研究进入了一个全新的时期。由于激光器的单色性好,方向性强,功率密度高,用它作为激发光源,大大提高了激发效率。成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低,目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用,越来越受研究者的重视。 70年代中期,激光拉曼探针的出现,给微区分析注人活力。80年代以来,美国Spex公司和英国Rr i ns how公司相继推出,位曼探针共焦激光拉曼光谱仪,由于采用了凹陷滤波器(notch filter)来过滤掉激发光,使杂散光得到抑制,因而不在需要采用双联单色器甚至三联单色器,而只需要采用单一单色器,使光源的效率大大提高,这样入射光的功率可以很低,灵敏度得到很大的提高。Di l o公司推出了多测点在线工业用拉曼系统,采用的光纤可达200m,从而使拉曼光谱的应用范围更加广阔。 2拉曼光谱的原理 2.1瑞利散射与拉曼散射当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时,大部分光子仅是改变了方向,发生散射,而光的频率仍与激发光源一致,这种散射称为瑞利散射。但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向,而且也改变了光波的频率,这种散射称为拉曼散射。其散射光的强度约占总散射光强度的10-6～10-10。拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换改变了光子的能量。 2.2拉曼散射的产生光子和样品分子之间的作用可以从能级之间的跃迁来分析。样品分子处于电子能级和振动能级的基态,入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要的能量,但又不足以将分子激发到电子能级激发态。这样,样品分子吸收光子后到达一种准激发状态,又称为虚能态。样品分子在准激发态时是不稳定的,它将回到电子能级的基态。若分子回到电子能级基态中的振动能级基态,则光子的能量未发生改变,发生瑞利散射。如果样品分子回到电子能级基态中的较高振动能级即某些振动激发态,则散射的光子能量小于入射光子的能量,其波长大于入射光。这时散射光谱的瑞利散射谱线较低频率侧将出现一根拉曼散射光的谱线,称为St okes线。如果样品分子在与入射光子作用前的瞬间不是处于电子能级基态的最低振动能级,而是处于电子能级基态中的某个振动能级激发态,则入射光光子作用使之跃迁到准激发态后,该分子退激回到电子能级基态的振动能级基态,这样散射光能量大于入射光子能量,其谱线位于瑞利谱线的高频侧,称为antiStokes线。Stokes线和anti-Stokes线位于瑞利谱线两侧,间距相等。Stokes线和anti-Stokes线统称为拉曼谱线。由于振动能级间距还是比较大的,

漫谈激光拉曼光谱的发展史及应用

漫谈激光拉曼光谱的发展史及应用本文通过简单描述，向大家介绍一下激光拉曼光谱的发展历史、工作原理以及在相关领域的应用等等。使读者对激光拉曼光谱有简单的了解。拉曼光谱分析方法是用来对化合物分子接受光照射后产生的散射的研究，散射光和入射光能量级差还有化合物的振动的频率与转动的频率之间的关系的一种分析方法。这种方法是基于印度科学家C.V.拉曼发现的拉曼散射效应对于与入射光频率不相同的散射光谱进行分析从而得到分子的振动和转动等方面的信息，并用于研究分子结构的一种方法。 1、激光拉曼光谱的发展历史 1928年，印度的科学家拉曼进行了用水银灯照射苯液体的实验，实验后发现了一个新的辐射谱线：在频率为ω0的入射光的两边分别出现呈对称分布的频率分别为ω0-ω和ω0+ω的明锐边带，这是属于一种新的分子辐射，这种新的辐射被叫做拉曼散射。拉曼先生也因为发现了这种新的分子辐射并且取得了许多与光散射相关的研究成果而获得了1930年诺贝尔物理奖。同时，前苏联的科学家兰茨堡格和曼德尔斯塔也报导了在石英的晶体中发现类似的现象的消息，这就是由于光学声子引起的拉曼散射现象，这种散射被叫做并合散射。 1960年以后，出现了红宝石激光器，使得拉曼散射的研究有了很大一步的进步。由于激光器具有单色性能好，方向性能强，而且功率密度高等特点，所以用它作为激发光源，很大程度提高了激发效率。就此，红宝石激光器成为了拉曼光谱的理想光源。随着探测等方面技术的提

高和对被测量样品的要求的降低，拉曼光谱在物理、化学生产、医药医疗和工业等各方面领域得到了广泛的认可与应用，研究人员们也越来越重视激光拉曼光谱这项科技。 20世纪80年代，推出了一项叫做位曼探针共焦激光拉曼光谱仪的器材，这套器材采用了凹陷滤波器用来过滤掉激发光，起到抑制杂散光的作用，因而不需要采用双联单色器乃至更高的三联单色器，只需要采用单一的单色器，就能大大提高光源的效率，这样不但降低了入射光的功率，而且大大提高了灵敏度。后来推出的多测点的在线工业用拉曼系统，这款器材可采用高达200m的光纤，从而加宽了拉曼光谱的应用范围。 2、激光拉曼光谱的工作原理拉曼光谱通常采用的单色光源是激光，将分子激发到一种虚态，之后受激分子跃迁到与基态不相同的振动能量级，这时，散射辐射的频率对比入射频率将发生改变。这种频率的改变和基态与终态的振动能量级差相同。这样的非弹性散射光就叫做拉曼散射。频率不发生变的散射称之为弹性散射，即瑞利散射。如果拉曼散射频率一但低于入射频率时，称为斯托克散射。相反，称为反斯托克斯。 ①瑞利散射和拉曼散射的介绍当激发光的光子和散射中心的分子相互作用时，绝大部分的光子只是改变了传播方向，即发生了散射，而光的频率仍然和激发的光源相同，那么这种散射叫做瑞利散射。但是同样也有很微量的光子改变光的传播方向，还改变了光波频率，这叫做拉曼散射。它的散射光的强度大约占有总数的10-6～10-10。产生拉曼散射的原因是光子和分子发生了能量的交换从而使光子的能量发生了改变。 ②拉曼散射的产生过程通过分析能级之间的跃迁可以知道光子和样品分子之间的相互作用。样品分子处于电子能量级与振动能量级的基态时，此时入射光子的能量数远远大于振动能量级跃迁时需要的能量数，但这些能量不能够将分子激发到电子能量级的激发状态。样品分子吸收了这些光子后便到达了准激发状态，这叫做虚能态。样品分子在这种准激发状态时非常不稳定，它将恢复到电子能量级的基态。当分子恢复到这种状态时，光子的能量却没有发生改变，此时，发生瑞利散射。如果样品分子恢复到能级基态中比较高的振动能级时，则入射光子的能量大于散射光子能量，它

第十五章激光拉曼光谱分析.

第15章激光共焦显微拉曼光谱分析拉曼散射是印度科学家Raman在1928年发现的,拉曼光谱因之而得名。光和介质分子相互作用时会引起介质分子作受迫振动从而产生散射光,其中大部分散射光的频率和入射光的频率相同,这种散射被称为瑞利散射,英国物理学家瑞利于1899年曾对其进行了详细的研究。在散射光中,还有一部分散射光的频率和入射光的频率不同。拉曼在他的实验室里用一个大透镜将太阳光聚焦到一瓶苯的溶液中,经过滤光的太阳光呈现蓝色,但是当光束再次进入溶液后,除了入射的蓝光之外,拉曼还观察到了很微弱的绿光,拉曼认为这是光与溶剂分子相互作用产生的一种新频率的光谱线。因为这一重大发现,拉曼于1930年荣获诺贝尔物理学奖。拉曼光谱得到的是物质的分子振动和转动光谱,是物质的指纹性信息,因此拉曼可以作为认证物质和分析物质成分的一种有力工具。而且拉曼峰的频率对物质结构的微小变化非常敏感,所以也常通过对拉曼峰的微小变化的观察,来研究在某些特定条件下,例如改变温度、压力和掺杂特性等,所引起的物质结构的变化,从而间接推出材料不同部分微观上的环境因素的信息,如应力分布等。拉曼光谱技术具有很多优点:光谱的信息量大,谱图易辨认,特征峰明显;对样品无接触,无损伤;样品无需制备;能够快速分析、鉴别各种材料的特性与结构;激光拉曼光谱仪的显微共焦功能可做微区微量以及分层材料的分析(1 μm左右光斑;能适合黑色和含水样品以及高低温和高压条件下测量;此外,拉曼光谱仪使用简单,稳固而且体积适中,维护成本也相对较低。激光拉曼光谱是激光光谱学中的一个重要分支,应用十分广泛。在化学方面应可应用于有机化学、无机化学、生物化学、石油化工、高分子化学、催化和环境科学、分子鉴定、分子结构等研究;在物理学方面可以应用于发展新型激光器、产生超短脉冲、分子瞬态寿命研究等,此外在相干时间、固体能谱方面也有及其广泛的应用。 15.1基本原理

拉曼光谱

拉曼光谱的原理、应用以及发展

拉曼光谱技术

拉曼光谱原理及应用简介

拉曼光谱技术综述

拉曼光谱原理及应用简介

拉曼光谱培训教材

拉曼光谱

Raman 拉曼光谱原理及应用

拉曼光谱及其生物学应用

激光拉曼光谱技术

拉曼光谱现状研究

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱技术概述及应用

激光拉曼光谱讲解

漫谈激光拉曼光谱的发展史及应用

第十五章 激光拉曼光谱分析.

第十五章激光拉曼光谱分析.