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來源丨實(shí)驗(yàn)與分析整理自網(wǎng)絡(luò)

近年來拉曼光譜的應(yīng)用范圍越來越廣泛，在純定性分析、高度定量分析和測定分子結(jié)構(gòu)方面都有很大價值。所以，現(xiàn)階段很多實(shí)驗(yàn)室都置備了拉曼光譜儀，今天小析姐就和大家分享一下拉曼光譜的一些實(shí)用小知識。

1928年，印度物理學(xué)家C. V. Raman他們在用汞燈的單色光來照射CCl4液體時，在液體的散射光中觀測到了頻率低于入射光頻率的新譜線。在喇曼等人宣布了他們的發(fā)現(xiàn)的幾個月后，蘇聯(lián)物理學(xué)家蘭德斯別爾格等也獨(dú)立地報道了晶體中的這種效應(yīng)的存在。

光照射到物質(zhì)上時會發(fā)生非彈性散射，散射光中除有與激發(fā)光波長相同的彈性成分（瑞利散射）外，還有比激發(fā)光波長長的和短的成分，后一現(xiàn)象統(tǒng)稱為拉曼（Raman）效應(yīng)。

拉曼光譜的含義

光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長相同的成分。非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分，統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)。

當(dāng)用波長比試樣粒徑小得多的單色光照射氣體、液體或透明試樣時，大部分的光會按原來的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開來，產(chǎn)生散射光。在垂直方向觀察時，除了與原入射光有相同頻率的瑞利散射外，還有一系列對稱分布著若干條很弱的與入射光頻率發(fā)生位移的拉曼譜線，這種現(xiàn)象稱為拉曼效應(yīng)。

由于拉曼譜線的數(shù)目，位移的大小，譜線的長度直接與試樣分子振動或轉(zhuǎn)動能級有關(guān)。因此，與紅外吸收光譜類似，對拉曼光譜的研究，也可以得到有關(guān)分子振動或轉(zhuǎn)動的信息。目前拉曼光譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的鑒定，分子結(jié)構(gòu)的研究譜線特征。

拉曼(Raman)光譜基本原理

拉曼光譜是研究分子和光相互作用的散射光的頻率。

Rayleigh散射：彈性碰撞；無能量交換，僅改變方向；

Raman散射：非彈性碰撞；方向改變且有能量交換；

Raman散射:

Raman散射的兩種躍遷能量差：

產(chǎn)生stokes線；強(qiáng)；基態(tài)分子多；

產(chǎn)生anti-stokes線；弱；

Raman位移：

Raman散射光與入射光頻率差

；

設(shè)散射物分子原來處于基態(tài)，振動能級如圖所示。當(dāng)受到入射光照射時，激發(fā)光與此分子的作用引起的極化可以看作為虛的吸收，表述為電子躍遷到虛態(tài)(Virtual state)，虛能級上的電子立即躍遷到下能級而發(fā)光，即為散射光。

當(dāng)外來光子入射到分子時，可以設(shè)想分子吸收一個光子后躍遷到一個實(shí)際上不存在的虛能級，并立即回到原來所處的基態(tài)而重新發(fā)射光子，這是瑞利散射。

如果分子躍遷到虛能級不回到原來所處基態(tài)，而落到另一較高能級發(fā)射光子，這個發(fā)射的新光子能量hv′顯然小于入射光子能量hv，是拉曼散射的斯托克斯線(Stokes) ，兩光子能量差△E=h△v =h（v-v′）?！鱲就是拉曼散射光譜的頻率位移。反之發(fā)射光子頻率高于原入射光子頻率，為反斯托克斯線(anti-Stokes)。

斯托克斯線和反斯托克斯線統(tǒng)稱為拉曼譜線。由于在通常情況下，分子絕大多數(shù)處于振動能級基態(tài)，所以斯托克斯線的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于反斯托克斯線。