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拉曼光谱的红移和蓝移的原因
拉曼光谱的红移和蓝移的原因
拉曼光谱，也称拉曼散射，事实上是大量拉曼散射线组成的整体，是绘制红外
谱图（也称拉曼谱）的一种分析技术。
拉曼谱以其特有的红移和蓝移而为人熟知。
它以特定波长的光束照射样品，样品将根据不同分子结构吸收照射器发射的光，反射并发出一组AG吃拉曼散射线，从而构成拉曼谱。
拉曼光谱的红移即指拉曼散射的最高峰向红外光谱的低波长方向发生的偏移现象，而蓝移则是拉曼散射最高峰向紫外光谱的高波长方向发生偏移的仪器。
主要原因是因为几种物理力，即共振力、安慰力，以及量子化能给它赋予的能量。
共振力是分子在空气中自由旋转时形成的，它使分子的不同振动模式的能量连接起来有序的子系统的振幅较大，从而造成拉曼谱的红移现象。
另外，安慰力指的是样品电子与其他细胞成分（如空气分子等）之间的弱相互作用，而这种相互作用可以改变分子振动模式的能量，导致光谱出现蓝移现象。
最后，量子化能也会影响拉曼谱中的红移和蓝移现象，原子和分子电子振动模式能量比空气能量更加规范，因此会产生FR蓝移现象。
从机理上讲，拉曼光谱的红移和蓝移都是由样品的不可见的电子态的物理力和
诸多其他因素决定的，它对光谱的分析有重不可小视的作用，是拉曼散射分析技术中最重要的因素之一。
它可以检测样品中小分子吸收光谱轮廓高可定性和定量表征，从而更好地研究它们的特点和性质。
激光拉曼检测宝玉石
《激光拉曼检测宝玉石》论文姓名：学号：班级：专业：宝石及材料工艺学前言彩色宝石的颜色是评价宝石的基础, 颜色的美与否决定着宝石的档次、品级和价值。
大部分宝石的颜色都是宝石晶体中含有杂质或结构缺陷而产生的颜色。
颜色是由吸收引起的。
光吸收反映了宝石的化学成分( 呈色元素) 和品体结构( 呈色离子所在的配位体及环境) , 二者的综合信息。
因此, 颜色的真伪可用吸收光谱加以鉴别。
宝石在若干特定波长出现相应强度的宽带和窄带吸收便构成了有鉴定意义的特征吸收谱。
紫外-可见光、红外光谱、拉曼光谱、X 荧光等大型高科技仪器在宝石鉴定中越来越占据重要位置。
本文着重讨论拉曼光谱。
拉曼光谱一、实验目的1、了解拉曼光谱仪的基本结构和工作原理；2、掌握拉曼光谱仪的基本操作流程。
二、实验原理1、拉曼光谱基本理论拉曼光谱（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。
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。
光子-内部结构模型图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，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，同时分子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯线）。
拉曼光谱
• 拉曼光谱在化学研究中的应用
拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分 子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以鉴别特 殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度及拉曼 峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性， 拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据。在无机化合 物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性，由此 拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等 信息。另外，许多无机化合物具有多种晶型结构，它们具 有不同的拉曼活性，因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光 谱无法完成的无机化合物的晶型结构。
发展前景
• 激光技术 现在国际上推出的从事非线性光谱研究的超快(飞秒或皮 秒)激光器，技术上已经达到比较成熟地步，可以成套购 买，也较稳定。非线性拉曼光谱技术已经在生命科学领域 研究中发挥它的独特和重要作用。例如，美国哈佛大学的 谢晓亮教授在开拓并运用相干反斯托克斯拉曼光谱显微学 （CARS Microscopy）研究活细胞内部三维结构方面取得 一系列重要成果。高质量的超快激光器还推动了另一个极 具前途的表面光谱技术，就是合频（SFG）技术的发展， 它作为具有独特的界面选择性的非线性光谱方法，已经在 界面和表面科学、材料乃至生命领域研究中发挥着越来越 重要的作用。
拉曼光谱
• 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。最 常用的红外及拉曼光谱区域波长是 2.5~25μm。（中红外区）
拉曼光谱的应用 • 拉曼光谱技术以其信息丰富，制样简单，水的干 扰小等独特的优点，在化学、材料、物理、高分 子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用。 • 通过对拉曼光谱的分析可以知道物质的振动转动 能级情况,从而可以鉴别物质,分析物质的性质. 例如：天然鸡血石和仿造鸡血石的拉曼光谱有本 质的区别,前者主要是地开石和辰砂的拉曼光谱,后 者主要是有机物的拉曼光谱,利用拉曼光谱可以区 别二者；鉴别毒品；利用拉曼光谱可以监测物质 的制备；监测水果表面残留的农药。 • 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，在表面和薄膜方子对光子的一种非弹性散射效应。当用一定 频率的激发光照射分子时，一部分散射光的频率和入射光 的频率相等。这种散射是分子对光子的一种弹性散射。只 有分子和光子间的碰撞为弹性碰撞，没有能量交换时，才 会出现这种散射。该散射称为瑞利散射。还有一部分散射 光的频率和激发光的频率不等，这种散射成为拉曼散射。 Raman散射的几率极小，最强的Raman散射也仅占整个 散射光的千分之几，而最弱的甚至小于万分之一。 • 处于振动基态的分子在光子的作用下，激发到较高的、不 稳定的能态（称为虚态），当分子离开不稳定的能态，回 到较低能量的振动激发态时，散射光的能量等于激发光的 能量减去两振动能级的能量差。
微塑料 拉曼光谱
微塑料是指粒径在5毫米以下的塑料颗粒，它们主要来自于塑料制品的分解、摩擦、颗粒物的破碎以及废弃塑料的分解。
微塑料的存在引起了人们对环境和生态系统的担忧，因为它们可能对水体、土壤和生物产生负面影响。
拉曼光谱（Raman spectroscopy）是一种用于分析分子振动和转动的光学技术。
通
过测量散射光的频移，可以得到样品的拉曼光谱，进而识别物质的分子结构。
对微塑料的拉曼光谱分析有助于确定其化学成分和特征，从而更好地了解其来源、分布和环境影响。
在进行微塑料的拉曼光谱分析时，一般采取以下步骤：
1.样品准备：从环境样品中收集微塑料样品，可以是水体、土壤、沉积物等。
样品可能需要经过预处理，如过滤、浓缩等。
2.仪器设置：使用拉曼光谱仪器对样品进行测量。
拉曼光谱通常在激光照射
下进行，通过测量散射光的频移来获取样品的拉曼光谱。
3.数据分析：获得拉曼光谱后，可以使用光谱分析软件进行数据处理。
比对
实验结果与已知的标准光谱库，识别样品中的微塑料种类。
4.定量分析：通过测定拉曼峰的强度和位置，可以进行定量分析，了解微塑
料的浓度和分布。
拉曼光谱分析具有非破坏性、无需样品处理等优点，使得它成为研究微塑料的一种重要手段。
然而，微塑料的种类众多，样品中可能存在其他复杂的成分，因此在进行拉曼光谱分析时需要谨慎选择合适的技术参数和方法。
利用拉曼光谱仪进行材料成分检测的方法
利用拉曼光谱仪进行材料成分检测的方法引言：随着科技的不断发展，材料科学领域的研究也日新月异。
在材料研发过程中，了解材料的成分是非常重要的。
而拉曼光谱仪作为一种高效、快速、无损的检测工具，被广泛应用于材料成分分析。
本文将介绍拉曼光谱仪的原理和方法，并探讨其在材料科学中的应用。
一、拉曼光谱仪的原理拉曼光谱是一种基于分子振动的光谱技术。
当激光束照射到样品上时，光子与样品中的分子发生相互作用，部分光子会发生能量的转移，产生散射光。
而这些散射光中的一部分会发生拉曼散射，其频率和入射光的频率有微小的差异。
通过测量这种频率差异，可以获得样品的拉曼光谱。
二、拉曼光谱仪的工作原理拉曼光谱仪主要由激光源、光谱仪、探测器和数据处理系统组成。
首先，激光源产生一束单色激光，照射到样品上。
然后，光谱仪收集散射光，并通过光栅或干涉仪将光分散成不同波长的光谱。
最后，探测器将光谱信号转化为电信号，并传输给数据处理系统进行分析和处理。
三、拉曼光谱仪的应用1. 材料成分分析拉曼光谱仪可以快速准确地分析材料的成分。
通过与已知样品的光谱进行比对，可以确定未知样品的成分。
这对于材料研发和质量控制非常重要。
例如，在药物研发中，拉曼光谱仪可以帮助研究人员确定药物的纯度和结构。
2. 表面分析拉曼光谱仪还可以用于表面分析。
由于拉曼光谱的散射深度较浅，所以可以对材料的表面进行非破坏性的分析。
这对于研究材料的表面形貌和化学组成非常有帮助。
例如，可以通过拉曼光谱仪来检测涂层材料的厚度和成分。
3. 生物医学应用拉曼光谱仪在生物医学领域也有广泛的应用。
通过对生物样品的拉曼光谱进行分析，可以获得关于细胞、组织和生物分子的信息。
这对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
例如，可以利用拉曼光谱仪来检测癌细胞的变化，从而实现早期癌症的诊断。
四、拉曼光谱仪的优势和挑战1. 优势拉曼光谱仪具有非破坏性、高灵敏度和高分辨率的特点。
它可以在不破坏样品的情况下进行分析，且对样品的要求较低。
基于激光拉曼光谱的玉石鉴定技术研究及应用
基于激光拉曼光谱的玉石鉴定技术研究及应用利用拉曼光谱鉴定宝石越来越受到宝石学界的关注。
本文测定了许多宝石的拉曼光谱，其中包括宝石、玉石、人造宝石和一些贵重宝石的代用品。
利用LRS？Ⅵ型激光拉曼/荧光光谱仪获得各类玉石的拉曼光谱图，根据各类玉石化学成分、化学结构的不同在拉曼光谱中显示不同的峰位特征，分析和测定玉石的种类和品质.这些谱图可以作为宝石鉴定的标准对照谱。
文中还讨论了宝石拉曼光谱鉴定的一些特点。
标签：拉曼光谱；宝玉石鉴定引言宝石是自然界赐予人类的一种珍宝。
它不仅颜色多样，光彩择目，而且是美丽、耐用、又有很高经济价值的饰品，有些宝石更是十分贵重，甚至颗粒不大已是价值连城。
广义的宝石又可细分为宝石和玉石。
宝石都是单晶体，比较透明，大多磨制成有许多小平面的圆形或椭圆形等形态的刻面，少数磨成弧面形成面。
玉石则是结晶细小的多晶集合体，有些是稳晶质，少数为非晶质。
有的玉石只含一种矿物，有的则含有二种以上的矿物成分。
常规的宝石鉴定，都采用放大镜、显微镜以及许多专用小型仪器的传统方法。
鉴定工作主要是通过对试样的物理性质特征的测定来进行的，此外还要观察其结晶形态的特征和解理、透明度、以及内部有无包裹体和包裹体的物质成分和分布特点。
宝石矿物的物理性质，主要是包括硬度、密度、折光率、颜色、多色性和光性特征，有的还要测定热导性。
近年对一些宝石的鉴定还利用其红外光谱特征和电子探针成分分析。
但是，拉曼光谱这一现代化鉴定矿物的重要手段，却还没有在宝石学界得到广泛应用。
虽然已有作者在这方面做了一些工作，发表了一些利用拉曼光谱鉴定宝石的文章。
然而，可能由于宝石矿物的拉曼光谱数据比较少，也比较分散，尚未见系统的宝玉石拉曼光谱的专门论著，近年出版的宝石鉴定专著中也未附上宝石的拉曼光谱数据。
我国1997年5月开始实施的第一部《珠宝玉石鉴定国家标准》之中也尚缺宝玉石的拉曼光谱数据。
据说当前各国的宝玉石鉴定机构，一般都尚未配备这种仪器。
拉曼光谱介绍
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拉曼光谱仪
测量原理
• 光源——太阳光-汞灯 -激光 • 耦合光路——光照射 到样品，收集散射光 （大光路和显微光路） • 瑞利滤光片 • 光谱仪和探测器
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(1)激发光源 常用的有Ar离子激光器，Kr离子激光器，He-Ne激光器， Nd-YAG激光器，二极管激光器等。Ar离子激光器的两条主要强线是 488nm蓝光和514．5nm黄绿光，这也是拉曼光谱仪上常用的激发谱线。 Kr离子激光器丰要提供近紫外谱线219nm，242nm和266nm。He-Ne激 光器的激发线常用的是632．8nm。Nd-YAG激光器激发最强的是波长为 1064nm的谱线，特别适合用于开展共振拉曼散射的染料激光器的泵浦光 源。 (2)收集光学系统 包括宏观散射光路和配置[前置单色器，偏振旋转器， 聚焦透镜，样品，收集散射光透镜(组)，检偏器等]，散射配置有0°、 90°和180°，后两者较常用。 (3)单色器和迈克尔逊干涉仪 有单光栅、双光栅或三光栅，一般使用平面 全息光栅干涉器一般与FTIR上使用的相同，为多层镀硅的CaF2或镀 Fe2O3的CaF2分束器。也有用石英分束器及扩展范围的KBr分束器。 (4)检测和控制系统 传统的采用光电倍增管，目前多采用CCD探测器， FTRaman常用的检测器为Ge或InGaAs检测器。在控制和处理方面，因 FTRaman采用了傅里叶变换技术，因此对计算机有更高的要求。
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拉曼活性
• 分子在光波的交变电磁场作用下会诱导出电偶极矩：
＝0 E0 cos2 0 t＋1/2 q0 E0 (d / d q) 0 [cos2 (0-) t + cos2（0+) t]
式中：－分子诱导的偶极矩； E－激发光的交变电场强度； －分子极化率（Polarizability） 描述电介质极化特性的微观参数，简称极化率。 • 第一项对应于分子散射光频率等于激发光频率的瑞利散射； 第二项对应于散射光频率发生位移改变的拉曼散射，其中0为Stokes线，0+为Anti-Stokes线。 • (d / d q) 00是拉曼活性的依据，即分子振动时，凡是分子 极化率随振动而改变，就会产生拉曼散射，即分子具有拉曼 活性。
拉曼光谱实验报告
拉曼光谱实验报告戚嘉杰(151242034)∗南京大学匡亚明学院2018.05.25引言拉曼光谱是分子或者凝聚态物质的散射光谱。
如果光线射向透明物体，光与物体内的粒子发生碰撞时就产生了散射现象。
大部分的散射光子与入射光具有相同的频率。
具有不同频率的散射光现象就是拉曼散射。
拉曼散射是单色光与分子或者晶体物质发生非弹性散射的结果。
介质分子本身振动或转动造成入射光与介质分子之间交换能量，使得散射光频率发生改变。
于是研究拉曼光谱可以有效的研究分子结构分子振动能级。
拉曼光谱已经成为物质鉴定的有效手段。
1实验目的1.掌握掌握拉曼散射的基本原理，学会根据拉曼散射谱线辨别其简正模式2.掌握拉曼散射的实验技术2实验原理如果光线射向透明物体，光与物体内的粒子发生碰撞时就产生了散射现象。
大部分的散射光子与入射光具有相同的频率。
具有不同频率的散射光现象就是拉曼散射。
拉曼散射是最弱的，通常小于入射光的10−6。
实验得到的拉曼散射光谱图，其谱线有三个明显的特征：1.拉曼散射谱线波数随入射光波数变化而变化。
对同一样品同意拉曼线的波数差不变。
2.若以入射光波数为中心点，两边分别是斯托克斯线与反斯托克斯线。
3.一般情况下，斯托克斯线的强度大于反斯托克斯线。
2.1拉曼散射经典解释入射光作用下分子被诱导一个偶极矩，在入射光场不太强的情况下，感应电偶极矩P与入射光场E之间呈现线性关系：P=αE(1)∗电子邮件:151242034@在P 和E 不在同一方向的情况下α是一个3×3的对称矩阵，即a ij =a ji 。
如果分子中原子处于平衡位置附近振动，则分子的极化率将会发生改变。
当振动幅度不大时可以使用简谐振动来近似。
分子第k 个简正坐标可表示为Q k =Q k 0cos(ωk +φk )(2)此时a ij 将受到分子振动的微扰，它可用对简正坐标进行泰勒展开：a ij =(αij )0+ k ∂αij ∂Q k 0Q k +12 k, ∂2αij ∂Q k ∂Q 0Q k Q + (3)这样不难得知拉曼散射是同分子的某个振动模式中电极化率是否发生变化相关联的。