當(dāng)光線照射到分子并且和分子中的電子云及分子鍵結(jié)產(chǎn)生相互作用，就會(huì)發(fā)生拉曼效應(yīng)。對(duì)于自發(fā)拉曼效應(yīng)，光子將分子從基態(tài)激發(fā)到一個(gè)虛擬的能量狀態(tài)。當(dāng)激發(fā)態(tài)的分子放出一個(gè)光子后并返回到一個(gè)不同于基態(tài)的旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)狀態(tài)。在基態(tài)與新狀態(tài)間的能量差會(huì)使得釋放光子的頻率與激發(fā)光線的波長不同。

如果最終振動(dòng)狀態(tài)的分子比初始狀態(tài)時(shí)能量高，所激發(fā)出來的光子頻率則較低，以確保系統(tǒng)的總能量守衡。這一個(gè)頻率的改變被名為Stokes shift。如果最終振動(dòng)狀態(tài)的分子比初始狀態(tài)時(shí)能量低，所激發(fā)出來的光子頻率則較高，這一個(gè)頻率的改變被名為Anti-Stokes shift。拉曼散射是由于能量透過光子和分子之間的相互作用而傳遞，就是一個(gè)非彈性散射的例子。

關(guān)于振動(dòng)的配位，分子極化電位的改變或稱電子云的改變量，是分子拉曼效應(yīng)必定的結(jié)果。極化率的變化量將決定拉曼散射強(qiáng)度。該模式頻率的改變是由樣品的旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)狀態(tài)決定。

1.Rayleigh散射：彈性碰撞;無能量交換，僅改變方向;

2.Raman散射：非彈性碰撞;方向改變且有能量交換;

拉曼光譜的特征

1. 對(duì)不同物質(zhì)Raman 位移不同;

2.對(duì)同一物質(zhì)Δν與入射光頻率無關(guān);是表征分子振-轉(zhuǎn)能級(jí)的特征物理量;是定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù);

3.拉曼線對(duì)稱地發(fā)布在瑞利線兩側(cè)，長波一側(cè)為斯托克斯線，短波一側(cè)為反斯托克斯線;

4.斯托克斯線強(qiáng)度比反斯托克斯線強(qiáng);

拉曼譜圖的構(gòu)成和特征

一張拉曼譜圖通常由一定數(shù)量的拉曼峰構(gòu)成，每個(gè)拉曼峰代表了相應(yīng)的拉曼位移和強(qiáng)度。每個(gè)譜峰對(duì)應(yīng)于一種特定的分子鍵振動(dòng)，其中既包括單一的化學(xué)鍵，例如C-C，C=C，N-O，C-H等，也包括由數(shù)個(gè)化學(xué)鍵組成的基團(tuán)的振動(dòng)，例如苯環(huán)的呼吸振動(dòng)、多聚物長鏈的振動(dòng)以及晶格振動(dòng)等。

拉曼光譜可以提供樣品化學(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度及分子相互作用的詳細(xì)信息。

主要的拉曼光譜儀

激光Raman光譜儀(laser Raman spectroscopy)

Ar激光器：

波長: 514.5nm，488.0nm;

單色器：

光柵，多單色器;

檢測(cè)器：

光電倍增管，光子計(jì)數(shù)器;

審核編輯：劉清