激光拉曼光谱实验讲
激光拉曼光谱的测定详述
实验四 激光拉曼光谱的测定093858 张亚辉一. 实验目的1、了解拉曼光谱的基本原理，掌握显微共焦激光拉曼光谱仪的使用方法。
2、测量一些常规物质和复杂样品的拉曼光谱。
二. 实验原理当用波长比试样粒径小得多的频率为υ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。
散射光中除了存在入射光频率υ外，还观察到频率为υ±△υ的新成分，这种频率发生改变的现象就被称为拉曼效应。
υ即为瑞利散射，频率υ+△υ称为拉曼散射的斯托克斯线，频率为υ-△υ的称为反斯托克斯线。
△υ通常称为拉曼频移，多用散射光波长的倒数表示，计算公式为11λλν-=∆式中，λ和λ0分别为散射光和入射光的波长。
△υ的单位为cm -1。
由于拉曼谱线的数目、频移、强度直接与分子振动或转动能级有关。
因此，研究拉曼光谱可以提供物质结构的有关信息。
自从激光问世以来，拉曼光谱的研究取得了长足进展，已广泛应用于物理、化学、生物以及生命科学等研究领域。
图1显微共焦激光拉曼光谱仪结构显微镜样品双瑞利滤光片狭缝光栅CCD 检测器激光扩束器三、实验仪器和试剂1. 显微共焦激光拉曼光谱仪 Renishaw inVia （英国雷尼绍公司）Renishaw 显微共焦激光拉曼光谱仪原理：本系所用的是英国雷尼绍显微共聚焦激光拉曼光谱仪（图2），它具有诸多优势如：高稳定性、高重复性高重复光谱，重复性：≦±0.2波数；激光阻挡水平高 (杂散光抑制水平高)；高灵敏度 (贯穿于整个仪器设计中)：各激发光波长配以各自独立的引入光学元件（反射镜等）, 使到达样品的激光功率最大。
透射式光谱仪设计，以避免散焦缺陷。
并对各激发光波段配以相应的透镜, 使每激光谱段分别都达到最佳透过效率,获得最高的通光效率。
2. 粉碎机、载玻片、盖玻片、胶头滴管3. 测试样品常规物质：CCl 4，KNO 3 复杂样品：不同淀粉类作物 自备样品：不同材料的小挂件 四.实验步骤1. 打开主机和计算机电源，同时打开激光器后面的总电源开关，将仪器预热20分钟左右。
拉曼光谱 实验报告
拉曼光谱实验报告拉曼光谱实验报告引言：拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术，它可以通过测量样品散射光的频率变化来获得样品的结构和化学成分信息。
本实验旨在通过拉曼光谱仪对不同样品进行测量，探索其在分析和研究中的应用。
实验方法：1. 实验仪器：本实验使用的拉曼光谱仪为XXXX型号，工作波长范围为XXXX。
2. 样品准备：选取不同种类的样品，包括有机物和无机物，如苯、甲苯、硫酸铜等。
将样品制成均匀的固体样品或溶液。
3. 实验步骤：将样品放置在拉曼光谱仪的样品台上，调整仪器参数，如激光功率、激光波长等。
进行拉曼光谱扫描，并记录光谱数据。
实验结果与分析：1. 苯的拉曼光谱：对苯样品进行拉曼光谱扫描，观察到苯分子的振动模式对应的峰位。
根据拉曼光谱图，可以确定苯的分子结构和键的振动情况，进而推断出苯的化学成分。
2. 甲苯的拉曼光谱：同样地，对甲苯样品进行拉曼光谱扫描，观察到甲苯分子的振动峰位。
通过对比苯和甲苯的拉曼光谱图，可以发现它们的振动模式有所不同，这可以用于区分不同的有机化合物。
3. 硫酸铜的拉曼光谱：将硫酸铜样品进行拉曼光谱测量，可以观察到与硫酸铜晶格振动相关的峰位。
通过分析光谱图，可以了解硫酸铜的晶体结构和相应的振动模式，这对于研究材料的物理性质和化学反应机理非常重要。
实验应用：1. 化学分析：拉曼光谱可以用于化学物质的定性和定量分析。
通过测量样品的拉曼光谱，可以快速确定样品的化学成分和结构信息，为化学分析提供重要的依据。
2. 材料研究：拉曼光谱可以用于材料的表征和研究。
通过测量材料的拉曼光谱，可以了解材料的晶体结构、晶格振动模式等信息，为材料的设计和改进提供指导。
3. 药物研究：拉曼光谱可以用于药物的分析和研究。
通过测量药物的拉曼光谱，可以确定药物的分子结构和化学成分，为药物的研发和质量控制提供重要的依据。
结论：本实验通过拉曼光谱仪对不同样品进行测量，探索了拉曼光谱在分析和研究中的应用。
拉曼光谱可以用于化学分析、材料研究和药物研究等领域，具有广泛的应用前景。
实验八激光拉曼光谱一、实验目的本实验主要通过记录CCl4分子的
实验八 激光拉曼光谱一、实验目的本实验主要通过记录CCl 4分子的振动拉曼谱，学习和了解拉曼散射的基本原理、拉曼光谱实验及分析方法。
二、实验原理当波数为0~v 的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总会有一部分光被散射。
按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三类：第一类，其波数基本不变或变化小于10-5cm -1，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为0.1cm-1，称为布里渊散射；第三类是波数变化大于lcm -1的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射光最弱。
图1是用氩离子激光照射样品，用光电记录法得到的振动拉曼光谱。
其中最强的一支光谱0~v 和入射光的波数相同，是瑞利散射。
此外还有几对较弱的谱线对称地分布在0~v 两侧，其位移0~<∆v 的散线称为斯托克斯线，0~>∆v的散射线称为反斯托克斯射。
拉曼散射光谱具有以下明显的特征：图1 振动拉曼散射光谱1．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v ~∆与入射光的波长无关；2．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；3．一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。
拉曼散射的半径典量子解释按量子论的观点，频率为ω0的入射单色光可以看作是具有能量为 ω0的光子。
当光子与物质分子碰撞时有两种可能，一种是弹性碰撞，另一种是非弹性碰撞。
在弹性碰撞过程中，没有能量交换，光子只改变运动方向，这就是瑞利散射；而非弹性碰撞不仅改变运动方向，而且有能量交换，这就是拉曼散射。
处于基态E0的分子受到入射光子 ω0的激发跃迁到一受激虚态，而受激虚态是不稳定的，很快向低能级跃迁。
如果跃迁到基态E0，把吸收的能量 ω0以光子的形式释放出来，这就是弹性碰撞，为瑞利散射。
如果跃迁到电子基态中的某振动激发态E n上，则分子吸收部分能量 ωk，并释放出能量为 (ω0-ωk)的光子，这是非弹性碰撞，产生斯托克斯线。
激光拉曼实验报告
激光拉曼实验报告激光拉曼实验报告引言：激光拉曼光谱是一种非常强大的光谱分析技术，可以提供有关物质的结构、组成和化学环境的详细信息。
本文将介绍我们进行的一项激光拉曼实验，以及实验过程中的观察和结果。
实验目的：本次实验的目的是利用激光拉曼光谱仪对不同样品进行分析，了解其分子结构和化学组成。
我们选择了几种常见的物质作为实验样品，包括水、酒精和苯。
实验装置：我们使用的激光拉曼光谱仪由激光器、样品台、光谱仪和数据处理系统组成。
激光器产生高能量的激光光束，样品台用于放置样品，光谱仪用于收集和分析样品散射的光信号，数据处理系统用于处理和解读光谱数据。
实验步骤：1. 准备样品：我们使用纯净水、纯度99%的酒精和苯作为实验样品。
将样品放置在透明的玻璃盒中，以确保激光光束能够透过样品进行散射。
2. 调整仪器：根据不同样品的特性，调整激光器的功率和波长，以及光谱仪的参数，以获得最佳的信号强度和分辨率。
3. 开始测量：将样品放置在样品台上，打开激光器，使激光光束照射到样品上。
光谱仪会收集样品散射的光信号，并将其转化为光谱图。
4. 数据处理：将光谱图导入数据处理系统，进行峰识别和峰拟合，以确定样品中的分子振动模式和化学键信息。
5. 结果分析：根据光谱图和数据处理结果，分析样品的分子结构和化学组成。
实验观察：在实验过程中，我们观察到了不同样品的光谱图有明显的差异。
水的光谱图显示出了特征性的水分子振动峰，酒精的光谱图显示出了酒精分子的振动模式，而苯的光谱图则显示出了苯分子的芳香振动峰。
结果分析：通过对光谱图和数据处理结果的分析，我们可以确定样品中的分子结构和化学组成。
例如，在水的光谱图中，我们观察到了OH键的振动峰，确认了水分子的存在。
在酒精的光谱图中，我们观察到了C-O键的振动峰，证实了酒精分子的存在。
在苯的光谱图中，我们观察到了芳香环的振动峰，确认了苯分子的存在。
实验总结：激光拉曼实验是一种非常有用的光谱分析技术，可以提供有关物质的结构和组成的详细信息。
(整理)激光拉曼光谱0
激光拉曼光谱实验讲义引言一 实验目的1、了解拉曼散射的基本原理2、学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线，知道简单的谱线分析方法。
二 实验原理当波束为0ν的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总会有一部分被散射。
按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三类：第一类，其波数基本不变或变化小于5110cm --，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为10.1cm -，称为布利源散射；第三类是波数变化大于11cm -的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。
在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。
在量子理论中，把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。
当入射的光量子与分子相碰撞时，可以是弹性碰撞的散射也可以是非弹性碰撞的散射。
在弹性碰撞过程中，光量子与分子均没有能量交换，于是它的频率保持恒定，这叫瑞利散射，如图（1a ）；在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换，光量子转移一部分能量给散射分子，或者从散射分子中吸收一部分能量，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12E E E ∆=-，当光量子把一部分能量交给分子时，光量子则以较小的频率散射出去，称为频率较低的光（斯托克斯线），散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量，从而处于激发态1E ，如图（1b ），这时的光量子的频率为0ννν'=-∆；当分子已经处于振动或转动的激发态1E 时，光量子则从散射分子中取得了能量E ∆（振动或转动能量），以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克斯线），这时的光量子的频率为0ννν'=+∆。
如果考虑到更多的能级上分子的散射，则可产生更多的斯托克斯线和反斯托克斯线。
激光拉曼光谱实验讲义
激光拉曼光谱实验讲义一 实验目的1、 了解拉曼散射的基本原理2、 学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线，知道简单的谱线分析方法。
二 实验仪器RBD 型激光拉曼光谱仪三 实验原理当波束为0ν的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总会有一部分被散射。
按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三类：第一类，其波数基本不变或变化小于5110cm --，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为10.1cm -，称为布利源散射；第三类是波数变化大于11cm -的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。
在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。
在量子理论中，把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。
当入射的光量子与分子相碰撞时，可以是弹性碰撞的散射也可以是非弹性碰撞的散射。
在弹性碰撞过程中，光量子与分子均没有能量交换，于是它的频率保持恒定，这叫瑞利散射，如图（1a ）；在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换，光量子转移一部分能量给散射分子，或者从散射分子中吸收一部分能量，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12E E E ∆=-，当光量子把一部分能量交给分子时，光量子则以较小的频率散射出去，称为频率较低的光（斯托克斯线），散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量，从而处于激发态1E ，如图（1b ），这时的光量子的频率为0ννν'=-∆；当分子已经处于振动或转动的激发态1E 时，光量子则从散射分子中取得了能量E ∆（振动或转动能量），以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克斯线），这时的光量子的频率为0ννν'=+∆。
如果考虑到更多的能级上分子的散射，则可产生更多的斯托克斯线和反斯托克斯线。
激光拉曼光谱实验报告
激光拉曼光谱实验报告激光拉曼光谱实验报告引言：激光拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术，它可以通过激光与样品相互作用而产生的拉曼散射光，来获取样品的结构信息和分子振动信息。
本实验旨在探究激光拉曼光谱的原理与应用，并通过实验验证其在化学分析中的可行性和准确性。
实验原理：激光拉曼光谱是基于拉曼散射效应的，当激光与样品相互作用时，光子与样品中的分子发生相互作用，部分光子的能量被转移给分子，导致分子的振动和转动状态发生变化。
当光子重新散射出来时，其能量与入射光子相比发生了变化，这种能量差就是拉曼散射光的频率差，也称为拉曼位移。
通过测量拉曼散射光的频率差，可以获得样品的结构信息和分子振动信息。
实验步骤：1. 准备样品：选择一种具有明确结构和振动特征的样品，如苯乙烯。
将样品制备成适当浓度的溶液。
2. 调整仪器：打开激光拉曼光谱仪，调整激光器的功率和波长，确保光束的稳定性和一致性。
3. 校准仪器：使用标准样品进行校准，以确保光谱仪的准确性和可靠性。
4. 测量样品：将样品溶液放置在光谱仪的样品室中，调整光谱仪的参数，如激光功率、积分时间等，开始测量样品的拉曼光谱。
5. 数据分析：将测得的拉曼光谱数据进行处理和分析，通过比对标准谱图和已知结构的样品，确定拉曼峰的对应关系和分子结构。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的苯乙烯的拉曼光谱如下图所示。
在光谱中可以观察到多个峰，每个峰对应着分子的不同振动模式。
通过与已知标准谱图的对比，可以确定这些峰的对应关系，从而推断出样品中分子的结构和组成。
在苯乙烯的拉曼光谱中，我们可以观察到几个显著的峰，如1450 cm^-1处的峰对应着苯环的C=C键伸缩振动，800 cm^-1处的峰对应着苯环的C-H键伸缩振动。
这些峰的位置和强度可以提供关于分子结构和键的信息，如键长、键强度等。
激光拉曼光谱在化学分析中有着广泛的应用。
通过测量样品的拉曼光谱，可以快速、无损地获取样品的结构信息和化学成分。
激光拉曼实验讲义
振动拉曼光谱及实验光照射介质时，除被介质吸收、反射和透射外，总有一部分被散射。
散射光按频率可分成三类：第一类，散射光的频率与入射光的频率基本相同，频率变化小于3×105HZ，或者说波数变化小于10-5cm-1，这类散射通常称为瑞利（Rayleigh）散射；第二类，散射光频率与入射光频率有较大差别，频率变化大于3×1010Hz，或者说波数变化大于1cm-1，这类散射就是所谓拉曼（Raman）散射；散射光频率与入射光频率差介于上述二者之间的散射被称为布里渊（Brillouin）散射。
从散射光的强度看，瑞利散射的强度最大，一般都在入射光强的10-3左右，常规拉曼散射的强度是最弱的，一般小于入射光强的10-6。
用光电方法记录的某一样品的振动拉曼光谱如图1-7-1所示。
设v是入射光的波数，v是散射光的波数，散射光与入射光的波数差定义为△v=v-v0。
那么，对于拉曼散射谱，△v＜0的散射光线称为红伴线或斯托克斯（Stokes）线；△v＞0的散射线称为紫伴线或反斯托克斯（anti-Stokes）线。
拉曼光谱在外观上有三个明显的特征：第一，对同一样品，同一拉曼线的波数差△v与入射光波长无关；其次在以波数为变量的拉曼光谱图上，如果以入射光波数为中心点，则斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分裂在入射光的两边；第三，斯托克斯的强度一般都大于反斯托克斯线的强度。
拉曼光谱的上述特点是散射体内部结构和运动状态的反映，也是拉曼散射固有机制的体现。
拉曼散射现象在实验上首先由印度科学家拉曼（C。
V。
Raman）和前苏联科学家曼杰斯塔姆（л〃и〃мандепь－щгам）分别在1928年发现。
由于拉曼散射强度很弱，早先的拉曼光谱工作主要限于线性拉曼谱，在应用以上结构化学的分析工作居多。
但是60年代激光技术的出现和接收技术的不断改进，拉曼光谱突破了原先的局限，获得了迅猛的发展，在实验技术上，迅速地出现了如共振拉曼散射以及高阶拉曼散射、反转拉曼反射、受激拉曼散射和相干反斯托克斯散射等非线性拉曼散射和时间分辨与空间分辨拉曼散射等各种新的光谱技术，由于拉曼光谱技术的发展，凝聚态中的电子波、自旋波和其它元激发所引起的拉曼散射不断被观察到，使之也都成为拉曼光谱的研究对象。
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图2
斯线） ，这时的光量子的频率为 0 。如果考虑到更多的能级上分子的散 射，则可产生更多的斯托克斯线和反斯托克斯线。 最简单的拉曼光谱如图 2 所示， 在光谱图中有三种线， 中央的是瑞利散射线， 频率为 0 ，强度最强；低频一侧的是斯托克斯线，与瑞利线的频差为 ，强度 比瑞利线的强度弱很多， 约为瑞利线的强度的几百万分之一至上万分之一；高频 的一侧是反斯托克斯线，与瑞利线的频差亦为 ，和斯托克斯线对称的分布在 瑞利线两侧， 强度比斯托克斯线的强度又要弱很多，因此并不容易观察到反斯托 克斯线的出现， 但反斯托克斯线的强度随着温度的升高而迅速增大。斯托克斯线 和反斯托克斯线通常称为拉曼线，其频率常表示为 0 ， 称为拉曼频移， 这种频移和激发线的频率无关， 以任何频率激发这种物质， 拉曼线均能伴随出现。 因此从拉曼频移，我们又可以鉴别拉曼散射池所包含的物质。 拉曼散射强度正比于入射光的强度，并且在产生拉曼散射的同时，必然存在 强度大于拉曼散射至少一千倍的瑞利散射。因此，在设计或组装拉曼光谱仪和进 行拉曼光谱实验时， 必须同时考虑尽可能增强入射光的光强和最大限度地收集散 射光， 又要尽量地抑制和消除主要来自瑞利散射的背景杂散光，提高仪器的信噪 比。 CCI4（四氯化碳）分子的对称性质和振动拉曼谱 在本实验中，我们选择 CCL4 作为实验样品。根据前面叙述的原理，简略地 介绍它的分子结构及对称性质和振动拉曼光谱之间的联系， 为实验提供一个谱图 分析的基础。
Cn i m j p
旋转轴，下标表示转角为 2π/n； 反演； 旋转轴方位是 x ，y
，z 轴
旋转轴方位在过原点 O 的体对角线方向，j=1，2，3，4； 旋转轴方位在过原点 O、立方体相对棱边中点联线方向，p=a，b，
c，d，e，f ；+或—顺时针或逆时针旋转方向。
上面符号前面的阿拉伯数字代表该对称素包含的对称操作数。 2．CCL 4 分子的振动方式与振动拉曼谱 大家知道，N 个原子构成的分子，
4
分子所具有的旋转和旋转—反演轴列于图 4。由该图可以看到，CCL
4
分
子的对称操作有 24 个（包括不动操作 E） 。这 24 个对称操作分别归属于五种对 称素。对称素是物体对称性质的更简洁的表述。CCL 4 分子的五种对称素是：
E，
上述符号的具体含义是
3Cm2，
8C3 ，
j
m± p 6iC2 ，6iC 4，
1
值 E E1 E2 ，当光量子把一部分能量交给分子时，光量子则以较小的频率散 射出去，称为频率较低的光（斯托克斯线） ，散射分子接受的能量转变成为分子 的振动或转动能量，从而处于激发态 E1 ，如图 （1b） ，这时的光量子的频率为 0 ；当分 子已经处于振动或转动的激发态 E1 时，光量子则 从散射分子中取得了能量 E （振动或转动能量） ， 以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克
≤10 2.7nm/mm ≤0.2nm (波长在 586nm 处)
－3
LRS – II 激光拉曼/荧光光谱仪的总体结构如图 6 所示。
5
外光路
单色仪
驱动电路
激光器
光电倍增管
显示器
激光电源
高压电源
光子计数器
计算机
图 6 激光拉曼/荧光光谱仪的结构示意图 2.2.1 单色仪：
M1 S1
M2
G
M3
S2
图 7 单色仪的光学结构示意图 单色仪的光学结构如图 7 所示。 S1 为入射狭缝，M1 为准直镜，G 为平面衍射光栅，衍射光束经成像物镜 M2 会聚， 平面镜 M3 反射直接照射到出射狭缝 S2 上， 在 S2 外侧有一光电倍增管 PMT， 当光谱仪的光栅转动时， 光谱讯号通过光电倍增管转换成相应的电脉冲，并由光 子计数器放大、计数，进入计算机处理，在显示器的荧光屏上得到光谱的分布曲 线。 2.2.2 激光器： 本仪器采用 40mw 半导体激光器，该激光器输出的激光为偏振光。其操 作步骤参照半导体激光器说明书。
7
－6
此外还有光阴极的热发射形成的脉冲。 噪声脉冲和光电子脉冲的幅度的分布如图 2-4 所示。脉冲幅度较小的主要是热发射噪声信号，而光阴极发射的电子（包括 光电子和热发射电子）形成的脉冲幅度较大，出现“单光电子峰” 。用脉冲幅度 甄别器把幅度低于 Vh 的脉冲抑制掉。 只让幅度高于 Vh 的脉冲通过就能实现单光 子计数。
2.2.3 外光路系统：
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外光路系统主要由激发光源（半导体激光器）五维可调样品支架 S，偏振组件 P1 和 P2 以及 聚光透镜 C1 和 C2 等组成（见图 8） 。 M2 C2 S C1 P1 激光器 R P2 单色仪
图 8 外光路系统示意图 激光器射出的激光束被反射镜 R 反射后，照射到样品上。为了得到较强的激 发光， 采用一聚光镜 C1 使激光聚焦，使在样品容器的中央部位形成激光的束腰。 为了增强效果，在容器的另一侧放一凹面反射镜 M2。凹面镜 M2 可使样品在该侧 的散射光返回，最后由聚光镜 C2 把散射光会聚到单色仪的入射狭缝上。 调节好外光路，是获得拉曼光谱的关键，首先应使外光路与单色仪的内光路 共轴。一般情况下，它们都已调好并被固定在一个钢性台架上。可调的主要是激 光照射在样品上的束腰应恰好被成像在单色仪的狭缝上。 是否处于最佳成像位置 可通过单色仪扫描出的某条拉曼谱线的强弱来判断。 2.2.4 偏振部件： 作偏振测量实验时，应在外光路中放置偏振部件。它包括改变入射光偏 振方向的偏振旋转器，还有起偏器和检偏器。 2.2.5 探测系统： 拉曼散射是一种极微弱的光，其强度小于入射光强的 10 ，比光电倍增 管本身的热噪声水平还要低。 用通常的直流检测方法已不能把这种淹没在噪声 中的信号提取出来。 单光子计数器方法利用弱光下光电倍增管输出电流信号自然离散的特 征， 采用脉冲高度甄别和数字计数技术将淹没在背景噪声中的弱光信号提取出 来。 与锁定放大器等模拟检测技术相比，它基本消除了光电倍增管高压直流漏 电和各倍增极热噪声的影响，提高了信噪比；受光电倍增管漂移，系统增益变 化的影响较小；它输出的是脉冲信号，不用经过 A/D 变换，可直接送到计算机 处理。 在非弱光测量时，通常是测量光电倍增管的阳极电阻上的电压。测得的信号 或电压是连续信号。当弱光照射到光阴极时，每个入射光子以一定的概率(即量 子效率)使光阴极发射一个电子。这个光电子经倍增系统的倍增最后在阳极回路 中形成一个电流脉冲， 通过负载电阻形成一个电压脉冲，这个脉冲称为单光子脉 冲。 除光电子脉冲外，还有各倍增极的热发射电子在阳极回路中形成的热发射噪 声脉冲。 热电子受倍增的次数比光电子少， 因而它在阳极上形成的脉冲幅度较低。
（上能态是虚能态， 实 际不存在。 这样的跃迁 过程只是一种模型实 际并没有发生）
h 0
h 0 h 0 h 0
h 0 h 0 h 0 h 0
图（1a）
图（1b）
图1 在量子理论中， 把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过 程。 当入射的光量子与分子相碰撞时，可以是弹性碰撞的散射也可以是非弹性碰 撞的散射。在弹性碰撞过程中，光量子与分子均没有能量交换，于是它的频率保 持恒定，这叫瑞利散射，如图（1a） ；在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量 交换，光量子转移一部分能量给散射分子，或者从散射分子中吸收一部分能量， 从而使它的频率改变， 它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差
当 N≥3 时，有（3N-6）个内部振动自由度，因此 CCL4 分子应有 9 个简正振动方 式， 这 9 个简正振动方式还可以分成四类，图 4 就是这 9 个简正振动方式及其分 类示意图。这四类振动根据其反演对称性不同还有对称振动和反对称振动之分， 其中除第 I 类是对称振动外，其余三类都是反对称振动。同一类振动，不管其具 体振动方式如何，都有相同的振动能，所以如果某个分子有 l 类振动，则一般说 来，最多只可能有 l 条基本振动拉曼线。当然，如果考虑到振动间耦合引起的微 扰， 有的谱线分裂成两条， 如图 1-7-1 中最弱的双重线就是由于最强和弱强的两 条谱线所对应的振动的耦合造成的微扰，使最弱线分裂成双重线。每类振动所具 有的振动方式数目对应于量子力学中能级简并的重数，所以如果某一类震动有 g 个振动方式，就称为该类振动是 g 重简并的。
拉曼光谱的研究 一 实验目的
1、了解拉曼散射的基本原理 2、学习激光拉曼/荧光光谱仪的使用方法，知道简单的谱线分析方法。 3、测试 CCl4 的拉曼光谱。 二 实验仪器 激光拉曼光谱仪（LRS-Ⅲ） ，计算机， 打印机，待测样品等。 三 实验原理 当波束为 0 的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总 会有一部分被散射。 按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三 类：第一类，其波数基本不变或变化小于 10 5 cm 1 ，这类散射称为瑞利散射；第 二类， 其波数变化大约为 0.1cm1 ， 称为布利源散射； 第三类是波数变化大于 1cm1 的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。 在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后 所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又 随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。
2
1．CCL
4
的分子结构及其对称性
CCL4 分子由一个碳原子和四个氯原子组
成，它的结构如图 3 所示， 四个氯原子位于正四面体的四个顶点，碳原子在正四面体的中心。物体绕其自身 的某一轴旋转一定角度、或进行反演（r →－r） 、或旋转加反演之后物体又自身 重合的操作称操作。对称操作与前面讲到的物体的对称变换在物理上是等价的。 CCL
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结构及其对称性。当然，结构相同的不同分子其原子、原子间距和原子间相互作 用等情况还是可能有很大差别的，因而不同分子的拉曼光谱在细节上还是不同 的。 每一种分子都有其特征的拉曼光谱，因此利用拉曼光谱也可以鉴别和分析样 品的化学成分和结构性质。 外界条件的变化对分子结构和运动会产生程度不同的 影响，所以拉曼光谱也常被用来研究物质的浓度、温度和压力等效应。 四、LRS-Ⅲ型激光拉曼光谱仪简介： (一)规格与主要技术指标 1.1 规格参数： 单色仪： 相对孔径比 光栅 狭缝 接收单元： 宽带放大器： 陷波滤波片： （仅 3 型提供） 单光子计数器： 光电倍增管 倍增管电源 带宽 波长 光谱带宽 积分时间 最大计数为 D/f = 1/5.5 1200L/mm 闪耀波长 500nm 宽度 0—2mm 连续可调 示值精度 0.01mm/格 日产 R6249 0-1500V >100MHz 532nm <20nm 0－30 分钟 107 1-256 挡（10mv