激光拉曼光谱

第二章激光拉曼光谱红外－拉曼1概述2拉曼效应3拉曼光谱仪4拉曼光谱图5红外与拉曼比较11概述红外－拉曼1800年，英国科学家W.Herschel在测色温时(即波长越长，所具有的温度越高)，发现了红外光，Infra－Red。由于存在红外非活性的问题，因此人们又继续研究探索，在1928年的时候，由印度科学家V.C.Raman发现了拉曼效应，并获得1930年度Nobel物理奖。22拉曼效应（1）红外－拉曼1）瑞利散射

一个频率为的单色光（一般为可见光），当不被物体吸收时，大部分将保持原来的方向穿过物体，但大约有1/105——1/103的光被散射到各个方向。并且在与入射光垂直的方向，可以看到这种散射光。1871年科学家Rayleigh发现了这种现象，因此称之为瑞利散射。

该种散射为弹性碰撞，光的频率不变。波长较短的光，其瑞利散射强一些。这也是天空呈现蓝色的原因(日光中蓝光的瑞利散射是红光强度的10倍)。3WhenChandrasekharVenkataRamanwasborninTrichinopoly,Madras,IndiaonNovember7,1888,therewaslittleopportunityforinhabitantsofthecountrytopursuescientificresearchasacareer.Yet,thissetbackdidnothinderRaman,thesonofacollegelecturerandthesecondofeightchildren.Instead,throughouthislifetimeRamanwouldconsistentlycreatehisownopportunities,atthesametimechangingthescientificclimateofIndiaandheighteningtheprospectsofhiscountrymen.42拉曼效应（2）红外－拉曼2）拉曼散射

当单色光照射在样品上，发生瑞利散射的同时，总发现有1％左右的散射光频率与入射光不同。把频率与入射光频率不等的这部分效应命名为拉曼效应（喇曼效应）。52拉曼效应（3）红外－拉曼62拉曼效应（4）红外－拉曼若入射光的波数为0，则拉曼散射的0i。又称之为拉曼位移。E1为分子的基态；E2为除基态以外的某一能级（如某一振动态）E3和E3’为该分子的受激虚态之能级。72拉曼效应（5）红外－拉曼1）处于基态E1的分子受入射光子h0的激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到基态E1。或者E2的分子激发到E3’，很快又回到E2，这两种情况下，能量都没有改变，这种弹性碰撞称之为瑞利散射，散射光的波数等于入射光的波数。82拉曼效应（6）红外－拉曼2）处于基态E1的分子受激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到基态E2（而非E1）。分子的能量损失了E2－E1＝h‘。这种非弹性碰撞称之为斯托克斯散射（Stokes）。散射波的波数等于0-’92拉曼效应（7）红外－拉曼3）处于E2的分子受激发，跃迁到受激虚态E3’，而后又回到E1。分子的能量增加了E2－E1＝h‘。这种非弹性碰撞称之为反斯托克斯散射（Anti－Stokes）。散射波的波数等于0＋’102拉曼效应（8）红外－拉曼斯托克斯散射和反斯托克斯散散统称为拉曼散射。实际上，反斯托克斯散射的强度比较大，因此在拉曼光谱测定上习惯采用反斯托克斯散射。112拉曼效应（9）红外－拉曼图中的E2为除基态以外的某一能级，可以是分子的任何一个转动能级或者振动能级，因此分子产生的拉曼散射可以有多个不同的波数。122拉曼效应（10）红外－拉曼132拉曼效应（11）红外－拉曼142拉曼效应（12）红外－拉曼WhatisRamanspectroscopy?

RamanspectroscopyisbasedupontheRamaneffectwhichmaybedescribedasthescatteringoflightfromagas,liquidorsolidwithashiftinwavelengthfromthatoftheusuallymonochromaticincidentradiation.152拉曼效应（13）红外－拉曼

Whenatransparentmediumwasirradiatedwithanintensesourceofmonochromaticlight,andthescatteredradiationwasexaminedspectroscopically,notonlyislightoftheexcitingfrequency,n0,observed(Rayleighscattering),butalsosomeweakerbandsofshiftedfrequencyaredetected.162拉曼效应（14）红外－拉曼

Moreover,whilemostoftheshiftedbandsareoflowerfrequencyn0-ni

,therearesomeathigherfrequency,n0+ni

.TheformerarecalledStokesbandsandthelatteranti-Stokesbands.TheStokesandanti-StokesbandsareequallydisplacedabouttheRayleighband;however,theintensityoftheanti-StokesbandsismuchweakerthantheStokesbandsandtheyareseldomobserved.ThiseffectiscalledtheRamaneffect.172拉曼效应（14）红外－拉曼ThefrequenciesofStokesandanti-Stokeslines,n0+/-ni

,whereniisamolecularfrequencyofrotationorvibration.

183拉曼光谱仪（1）红外－拉曼1）激光光源：氩离子激光器，激光波长514.5nm（绿光）,氦氖激光器，激光波长488.0nm（紫光）。激光的特点：偏振光，强度大，可聚集成很细的一束。照射在样品上的一个点（1微米区域），因此把激光拉曼光谱又称之外激光拉曼微探针：LaserRamanMicroscopy（LRM）193拉曼光谱仪（2）红外－拉曼2）仪器原理20214拉曼光谱图（1）红外－拉曼22234拉曼光谱图（2）红外－拉曼Nylonhydrophile244拉曼光谱图（3）红外－拉曼Diamondsharppeakat1332cm-1,graphitebroadhumpat1550cm-1.

254拉曼光谱图（4）红外－拉曼265红外与拉曼比较（1)红外－拉曼1都是研究分子结构（化学键）的分子振动、转动光谱。2红外光谱是吸收光谱，拉曼是发射光谱3拉曼的频谱范围宽10－4500cm－1，红外的窄200－4000cm－1。275