激光拉曼光谱和红外光谱对比
拉曼分析
我国科技工作者对拉曼光谱学的贡献
稍后黄昆在英国留学和工作 期间，开展有关对晶格动力学 的研究，并和玻恩合著了《晶 格动力学理论》，为晶体的拉 曼散射提供了理论基础，成为 该领域重要的经典著作之一。 1988建立起超晶格拉曼散射理论
2002年获国家科技奖
二、拉曼散射光谱的原理
11 1 1
拉曼散射及 拉曼位移
拉曼活性
(5)代入(2)式
d 0 E0 cos2 0t E0 rm (cos2 0t ) cos(2t ) dr
E0 d E0 d 0 E0 cos 2 0t rm cos2 ( 0 )t rm cos2 ( 0 )t 2 dr 2 dr
定义偏振度 ρ= I┴ / I//
I//与激光方向平行的拉曼散射平行光（yz平面） I⊥与激光方向垂直的拉曼散射垂直光（xy平面）
(3) 偏振度(depolarization) ρ
去偏振度与分子的极化度有关。如分子 — 的极化度中各向同性部分为，各向异性部 — —2 分为 ，则 3 —2 —2 4 5 4 — 对球形对称振动 0 ，因此去偏振度ρ 为零。即ρ
上式第一项对应样品的瑞利散射，其频率为ν 0； 第二、第三对应样品的拉曼散射。 ν 0+ν为反Stokes频率，对应反Stokes位移； ν 0-ν为Stokes频率，对应Stokes位移。
P E0 cos(2 0t )
拉曼光谱参数
(1) 频 率
即拉曼位移，一般用Stokes位移表示。拉曼位 移是结构鉴定的重要依据。 基团的拉曼位移是由基团的振动等运动引起， 所以其位移波数相当于分子振动的能级差⊿E和红 外吸收频率相接近。 也可根据下式估计
红外光谱及激光拉曼光谱
3、基频和倍频 分子在任何情况下，其振动能也不会为0。 在常温下绝大部分分子处于振动基态（υ=0），如其 吸收辐射能量就能跃迁到较高的能级。 分子吸收红外辐射后，由基态振动能级υ=0 跃迁到 第一振动激发态υ=1 产生的吸收谱带称为基本谱带 或称基频。 因为△=1时，所以基频峰的位臵等于分子的振动频 率。 由υ=0 跃迁到υ=2、3… 产生的吸收谱带称为倍频 谱带。
最强 较弱 很弱 极弱 极弱
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰 （ 1-2，21-2， ）等，这些峰多数很弱，一般不 容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
二、多原子分子的简正振动
多原子分子由于原子数目增多，组成分
子的键或基团和空间结构不同，其振动
谱法。
远红外光区吸收带是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转
动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、
骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。 由于低频骨架 振动能灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方 便。此外，能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、 吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间 内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。
振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越
小，谱带强度也就越弱。一般地，极性较强的
基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度较大； 极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动， 吸收较弱。
§2、红外光谱与分子结构
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基
团的振动形式相对应。 多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段获得。
傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别和联系
傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别和联系
傅里叶红外光谱和拉曼光谱是两种常见的光谱学技术，它们在原理、应用和测量方式等方面存在一些区别和联系。
区别：
1、原理不同：傅里叶红外光谱利用样品对红外光的吸收或散射来确定分子的结构和化学键信息；而拉曼光谱则是利用样品对激光的散射来检测分子中振动模式的变化，从而得到分子的结构信息。
2、测量范围不同：傅里叶红外光谱主要适用于分析分子内部的化学键信息，其测量范围通常在几百纳米到几微米之间；而拉曼光谱则可以用于分析分子的振动模式和分子结构，其测量范围通常在几十纳米到几百纳米之间。
3、分辨率不同：傅里叶红外光谱的分辨率较高，可以分辨出分子中不同的化学键；而拉曼光谱的分辨率相对较低，通常只能分辨出分子中的某些振动模式。
联系：
1、都是非破坏性测试方法，不会对样品造成损伤。
2、都是基于光学原理的测试方法，都可以通过样品对光的吸收或散射来获取信息。
3、都是广泛应用于科学研究和工业生产中的分析方法。
傅里叶红外光谱和拉曼光谱虽然在原理、应用和测量方式等方面存在一些区别，但它们都是有效的分析物质的方法，可以根据实际需要选择合适的方法进行研究和应用。
红外光谱和拉曼光谱的异同
红外光谱和拉曼光谱的异同红外光谱和拉曼光谱是研究分子结构及组态、物质成分鉴定和结构分析的有力工具，由于具有无损伤、灵敏度高和时间短等特点，在物理、化学、生物学、矿物学、考古学和工业产品质量控制等领域中得到了广泛的应用，在物质结构分析中，极性基团如C=O,N-H及S-H 具有强的红外延伸振动，而非极性基团如C=C,C-C及S-S有强的拉曼光谱带，因此，红外光谱和拉曼光谱常常在一起，共同用于完成一个物质分子结构的完整分析。
通常，红外光谱适用于分析干燥的非水样品，拉曼光谱适合于含水的生物系统分析。
总体来说：红外光谱与拉曼光谱同属于分子振动光谱，但红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱，二者机制不同，但互为补充。
红外光谱和拉曼光谱的联系和区别具体如下:(1)红外光谱常用于研究极性基团的非对称振动;拉曼光谱常用于研究非极性基团与骨架的对称振动。
红外吸收弱或无吸收的官能团在拉曼散射谱中均有强峰;反之，拉曼散射峰弱则红外吸收强。
例如，许多情况下C =C伸缩振动的拉曼谱带比相应的红外谱带较为强烈，C= O的伸缩振动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著。
(2)拉曼光谱一次可以同时覆盖40-4000cm-1波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。
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)拉曼光谱可测水溶液，而红外光谱不适用于水溶液的测定。
(4)红外光谱解析中的定性三要素(即吸收频率、强度和峰形)对拉曼光谱解析也适用。
但拉曼光谱中还有去偏度P，通过测定P，可以确定分子的对称性。
光源红外光谱光源一、一般是黑体或者是通电碳化硅棒，黑体通常情况下是最佳的光源，原因是处在相同的温度的时候，黑体的辐射功率密度比其他热辐射红外光源都要大得多。
白炽灯泡也能被称为红外光源，有些朋友会觉得不解，白炽灯不是可见光源吗?其实不然，白炽灯可以把它75%的电能都转化成红外辐射光，因此也可以把它叫做红外光源，但因为白炽灯辐射出的红外辐射都被它外面的玻璃壳吸收掉了，所以呈现出来的红外线光并不多，所以说它是一种接近红外光线的光源。
红外光谱与拉曼光谱的异同点
红外光谱与拉曼光谱的异同点
作为检测物质构成的有效手段，红外光谱和拉曼光谱具有相似性和区别。
在相似之处，首先，它们都是物质分子振动光谱的重要手段之一。
红外光谱和拉曼光谱都是通过测量物质对特定频率的光吸收或散射来识别和定量化学物质。
其次，他们不仅可以用于定性分析，而且可以用于定量分析。
通过每种物质的红外光谱和拉曼光谱的独特性，可以对其进行准确鉴定。
它们也可以通过吸收或散射的光强度来测量物质的浓度。
还有，它们都可以通过在积分球中测量来进行全反射。
尽管他们有共同之处，但红外光谱和拉曼光谱之间也存在显着的差异。
比如，在分析技术上，红外光谱通常使用吸收法，而拉曼光谱使用散射法。
另一个不同点是，红外光谱更多的研究分子的振动模式，而拉曼光谱更重视的是研究分子的旋转模式。
此外，红外光谱受到水吸收的影响更大，而拉曼光谱较少受到水分影响。
在采样方面，拉曼光谱可以进行非接触式采样，而红外光谱通常需要将样品直接接触到探头。
在应用上，由于拉曼光谱对诸如配位化合物、有机化合物等物质的分析能力强，因此在化学、生物及材料科学中有着广泛的应用。
而红外光谱适用于碳氢化合物、无机化合物、有机化合物等物质的分析，在环境监测、食品安全和生物医学等诸多领域都有应用。
总的来说，尽管红外光谱和拉曼光谱在分析化学物质方面都非常有效，但它们在测量技术、影响因素、采样方式以及应用领域等方面存在着显著的异同。
激光拉曼光谱与红外活性比较
1.相互排斥规则：凡有对称中心的分子，象CS2和CO2等这 些线性分子，红外和Raman活性是相互排斥的，若红外吸收 是活性的，则Raman散射是非活性的；反之，若红外为非活 性，则Raman是活性的。
Raman活性与红外活性的比较
振动模式
CO2振动模式和选律
O=C=O
极化率 Raman
偶极距
对称伸缩
O→C←O
变化
活性
不变
非对称伸缩 O→←C←O 不变 非活性
变化
面内弯曲 弯曲
面外弯曲
↑ OCO ↓↓ OCO + —+
简并
不变 不变
非活性 非活性
变化 变化
红外 非活性
活性
活性 活性
简并：这是量子化学中的一个概念，在一个体系中，能量相同的各个 称为体系的简并态，而简并态的数目就称为简并度。
偶极距 变化 变化 变化
红外 活性 活性 活性
Raman活性与红外活性的比较
3.相互禁阻规则：也有少数分子的振动在红外和Raman 中都是非活性的。
例如平面对称分子乙稀的扭曲振动，既无偶极矩变化， 也不产生极化率的改变，故在红外及Raman中皆为 非活 性。
H
H
CC
H
H
Raman活性与红外活性的比较
而拉曼光谱主要研究的是非极性基团或全对称分子， 不是直接来自偶极距的变化，而是产生于诱导偶极距 的变化。
Raman活性与红外活性的比较
非极性基团或全对称分子，其本身没有偶极距，当分子 中的原子在平衡位置周围振动时，由于入射光子的外电场 的作用，使分子的电子壳层发生形变，分子的正负电荷中 心发生相对移动，形成诱导偶极距，即产生了极化现象。
红外与拉曼的区别
有机化合物的机构表征，即测定——从分子水平上认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。
过去主要是依靠化学手段来进行有机化合物的机构测定。
其缺点是费时费力费钱，且需要的样品量大。
例如吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全弄清楚，历时147年。
现在的结构测定则是采用现代仪器分析法，它具有省时省力省钱快速的优点。
它不仅可以研究分子的结构还可以探索分子间的各种聚集态的结构类型和构象的状况，对于人类面临的生命科学，材料科学的发展，是极其重要的。
这里我简单调研了两种比较有用的方法：红外光谱和拉曼光谱。
红外光谱分子的总能量有以下几种能量组成：。
其中电子能一般是紫外光谱和可见光谱，也正是电子能的存在才有了我们一般看到的各种化合物的颜色；而振动能和转动能一般所需的能量较低，波长较长，在不同的振动和转动得能级之间进行跃迁，而产生的在红外波段的光谱就是红外光谱。
即使是最简单的水分子，也有不同的振动模式，以最简单的不改变键角的沿轴振动为例，两个氢原子可以是对称地同时向氧原子靠近或离开，也可以是反对称一个靠近氧原子，一个离开氧原子。
当然，还会有其它形式的振动和转动，例如改变键角的剪式振动和摇摆振动。
下面是亚甲基的各种振动类型：由力学知识可知：由n个原子组成的分子有3n-6个（线性分子为3n-5个）振动模式，例如：上述振动虽然不改变极性分子中正、负电荷中心的电荷量，却改变着正、负电中心间的距离，导致分子偶极矩的变化。
相应这种变化，分子中总是存在着不同的振动状态，有着不同的振动频率，因而形成不同的振动能级。
能级间的能量差与红外光子的能量相当。
选择吸收当一束连续波长的红外光透过极性分子材料时，某一波长的红外光的频率若与分子中某一原子或基团的振动频率相同时，即发生共振。
这时，光子的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，导致分子对这一频率的光子的，从振动基态激发到振动激发态，产生振动能级的跃迁。
值得注意的是：正是由于偶极矩的变化才导致了红外吸收，所以对于那些对称原子组成的分子振动不会改变偶极矩，自然也就不会产生红外吸收，对于这样的分子，拉曼光谱方法会更有效，我会在下面讲到。
拉曼光谱跟红外光谱的区别
拉曼光谱跟红外光谱的区别
拉曼光谱和红外光谱是两种不同的光谱技术，有以下几个主要区别：
1. 基本原理：红外光谱是通过测量分子吸收红外光的能量来分析样品的功能团信息，而拉曼光谱则是通过测量样品中分子振动引起的光散射来分析样品的化学结构。
2. 分析范围：红外光谱通常适用于分析样品中的官能团、化学键类型和某些结构特征，而拉曼光谱则可以提供更详细和全面的关于样品分子振动模式和化学结构信息。
3. 样品要求：红外光谱需要样品具有一定的吸收能力，因此大多数有机化合物和无机物都可以进行红外光谱测试。
而拉曼光谱对样品的要求相对较低，可以测试几乎所有类型的样品，包括固体、液体和气体。
4. 干扰因素：红外光谱对水分和二氧化碳有较强的吸收能力，因此在测试液体或气体样品时需要特别注意这些干扰因素。
而拉曼光谱对水和二氧化碳的干扰较小。
5. 仪器配置：红外光谱需要使用红外光源和红外检测器，且样品通常需要准备成KBr片或涂布在红外透明基板上。
而拉曼光谱则需要使用激光光源和拉曼散射检测器。
总的来说，虽然红外光谱和拉曼光谱都可以用于化学分析，但它们的原理、应用范围和仪器配置等方面有着一定的区别。
在
实际应用中，选择使用哪种光谱技术取决于需要分析的样品类型和所关注的分析信息。
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激光拉曼光谱
原理：散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本身的结构有关。
拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的（电子云发生变化）。
拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，ΔE反映了指定能级的变化，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。
特点：无须或极少准备样品；快速检测；操作简便。
应用：高分子构象研究；聚合物变形研究；医用高分子材料研究；研究生物大分子结构；络合物的组成、结构和稳定性的研究；矿石成分的定性分析。
显微拉曼光谱
特点：高分辨率；可进行显微成像测量，分辨率高，可对样品表面进行um级的微区检测；可进行显微成像测量。
应用：广泛用于新型复合材料，纳米材料和电极材料的研究。
红外光谱
原理：红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。
当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。
分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。
分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。
但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
所以分子的红外光谱属带状光谱。
分类：根据红外波数测试范围，可以将红外光谱分为：近红外，中红外和远红外三种。
近红外光谱
近红外光是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，近红外光谱的产生,主要是由于分子振动的非谐振性,使分子振动从基态向高能级的跃迁成为可能。
在近红外光谱范围内,测量的主要是含氢基团XH(X=C、N、O、S等)振动的倍频及合频吸收。
近红外光谱分析的主要技术特点如下:
(1)分析速度快。
(2)分析效率高。
(3)分析成本低。
(4)测试重现性好。
(5)便于实现在线分析。
(6)典型的无损分析技术。
(7)现代近红外光谱分析也有其固有的弱点。
一是测试灵敏度相对较低,这主要是
因为近红外光谱作为分子振动的非谐振吸收跃迁几率较低,一般近红外倍频和合频的谱带强度是其基频吸收的10到10000分之一,就对组分的分析而言,其含量一般应大于0.1%;二是一种间接分析技术,方法所依赖的模型必须事先用标准方法或参考方法对一定范围内的样品测定出组成或性质数据, 因此
模型的建立需要一定的化学计量学知识、费用和时间。
中红外光谱
中红外光谱的频率在 4000～625cm-1之间。
中红外光谱分析的主要技术特点如下:
中红外光谱主要用于有机化合物的定性或定量分析。
测试灵敏度相对较低，不适于做微量组份的测定。
这主要是由于红外光谱作为分子振动的非谐振吸收跃迁几率较低;基团的振动如无偶极距的变化，则属红外非活性，无法提供该基团存在的信息;不适合分析含水样品，因为水中的羟基峰对测定有干扰;对化合物整体结构的确认需有标准谱或已知纯物质，否则单纯红外谱图无法确认化合物。
远红外光谱
远红外光谱的在25-1000μm之间。
此区内的吸收谱带主要是气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁和液体与固体中重原子的伸缩振动（如υS-S,γC-Br等）、某些变角振动、骨架振动，以及晶体中的晶格振动所引起的。
由于低频骨架振动能灵敏地反应物质结构的变化，所以对异构体研究特别方便。
此外，对于有机金属化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的定量分析，远红外光谱也很有效。
在环境分析测试中，远红外光谱区光源能量弱，除非其
应用：物相鉴定；样品中物相含量分析；晶体中元素含量分析；宝玉石鉴定；同质多像变体研究；类质同象置换研究；晶体有序度研究；基因存在形式判断；研究材料表面的分子结构、分子排列方式以及官能团取向。
红外光谱仪生产厂家明细表。