材料方法第章拉曼光谱

第5章拉曼(Raman)光谱

拉曼辐射理论是1923年由德国物理学家A.Smekal首先预言的，1928年印度物理学家观察到苯和甲苯的效应，在此基础上发展起了拉曼光谱学。60年代激光被用作拉曼光谱的激发光源之后，由于激光的优越性，从而大大提高了拉曼散射的强度，使拉曼光谱进入了一个新时期，得到了日益广泛的应用。他天资出众，16岁大学毕业，以第一名获物理学金奖。19岁又以优异成绩获硕士学位。1906年，他仅18岁，就在英国著名科学杂志《自然》发表了论文，是关于光的衍射效应的。因光散射方面的研究工作和喇曼效应的发现，获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。

一、拉曼光谱的基本概念1、瑞利散射、拉曼散射及拉曼位移

碰撞弹性碰撞非弹性碰撞碰撞过程中，光子与分子之间没有能量交换，光子只改变运动方向，不改变频率，称为瑞利散射。碰撞过程中，光子与分子之间发生能量交换，光子不仅改变运动方向，而且改变频率，称为拉曼散射。斯托克斯(Stokes)线：

光子把一部分能量给样品分子，得到的散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测低频率的线反斯托克斯线：光子从样品分子中获得能量，在大于入射光频率处接收到散射光线拉曼位移或拉曼频移位移：

斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差2、拉曼光谱选律和选择定则

拉曼散射光谱也同红外吸收光谱一样，遵守ΔE=hν的光谱选律。红外吸收要服从一定的选择定则，即分子振动时只有伴随分子偶极矩发生变化的振动才能产生红外吸收。同样，在拉曼光谱中，分子振动要产生位移也要服从一定的选择定则，也就是说只有伴随分子极化度发生变化的分子振动模式才能具有拉曼活性，产生拉曼散射。3、拉曼光谱图

纵坐标为相对强度，横坐标是波数，它表示的是拉曼位移值。二、拉曼(Raman)光谱基本原理透射光入射光散射光散射是光子与分子发生碰撞的结果拉曼光谱是研究分子和光相互作用的散射光的频率光散射过程的跃迁图E1E0Stokes线Rayleigh线Anti-Stokes线拉曼谱线

斯托克斯线和反斯托克斯线统称为拉曼谱线。由于在通常情况下，分子绝大多数处于振动能级基态，所以斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线。斯托克斯线反斯托克斯线CCl4常见钳的化缓合物臣基团约振动派频率朝在红似外和身拉曼肥光谱属中的相强度片比较PE钞T的搅红外乎（a如）拉怜曼（艰b）烤光谱线型撑聚乙掀烯的单红外徐（a竖）拉仗曼（瞎b）续光谱三、魄拉曼脉光谱熄和红涌外光园谱红外敌光谱拉曼泛光谱分子桶在振锯动跃渔迁过枕程中阻有偶盗极矩导的改家变分子叛在振送动跃信迁过坏程中断有极挽化率哑的改棵变拉曼佳光谱什和红习外光答谱可寸以互俯相补洪充对于裹具有蓄对称算中心的分啊子来建说，以具有介一互言斥规热则：与对隙称中也心有档对称塞关系氏的振瓶动，松红外盆不可么见，艇拉曼父可见隔；与对学称中谎心无炎对称界关系毕的振芳动，鲜红外辈可见杨，拉静曼不悟可见搜。红外渣可见彼，拉蒜曼不拆可见拉曼坚可见如，红磁外不疲可见四、头拉曼卧光谱免的优槽点（1黎）一慢些在延红外午光谱仍中为摸弱吸闪收的滤谱带原，在垃拉曼态光谱表中可扬能为弊强谱创带，喷从而着有利仪于这仰些基孤团的夹检出希。（2虚）拉惭曼光梦谱低象波数担方向虚的测洒定范你围宽炊，有失利于劳提供宫重原条子的直振动那信息缓。（3芽）对塔于结僻构的丢变化老，拉厘曼光悟谱有僻可能伙比红诵外光奏谱更偶敏感砍。（4钩）特执别适馅合于线研究畜水溶接液体兔系。（5像）比输红外句光谱钳有更槽好的职分辨纱率。（6蔬）固抢体样便品可辟直接拣测定命，无拍需制曲样。五、多拉曼幸散射苹的应素用物理洋学，佩化学让，材争料科绘学，换电子码科学音，生该物生早命科户学，糟医学莲，环爱境科殃学，鉴地球融科学辽，天沫体科勒学等燃。拉曼叶散射称研究滔的材刮料涉速及前治景相虽当广沿阔，庭可以杯用于台研究絮固体合的元任激发婆，包吼括极凯化声锯子，蹲激子牺，磁床振子把，朗渴道能剖级等分；研核究相对变，滥包括预铁电蜓相变廊，位分移型吴相变糟，有慎序-菠无序溉型相疏变，乒无公允度相植变，沈混合季型相豆变；馒研究生电子导散射职，包衡括稀惰土离路子，躬施主忙，受奥主散鞠射，摆等离葛子体作散射。1、驼拉曼欢光谱膛法在粥有机骂材料侨研究翻中的露应用拉曼破光谱例的选顶择定电则与佳分子统构象凡具赔有对蛮称中互心的冷分子平，它趋们的厕红外焦吸收尽光谱兴与拉洒曼散堪射光抓谱没街有频讲率相意同的迷谱带孔，这挤就是吹所谓送的“其互相序排斥劲定则子”。高分产子材桃料的犁拉曼谱去偏曲振度涝及红摸外二桶向色渴性聚酰踪蝶胺—伤6薄律膜拉纸伸4爆00珠％~恢激光丝式拉曼坏散射粒光谱聚酰筛胺—廉6薄恒膜被范拉伸衔25递0％仍的红汤外偏畜振光政谱2、农复合苏材料踩形变照的拉卵曼光滨谱研混究聚合倾丁二晌炔衍千生物岗的结宋构分垮析(a缺)丁正二炔纺衍生庭物单辫体及陷聚合层物链效的结玩构示橡意图受R代盛表取温代基机官能芒团(b斑)欣聚丁途二炔魔单晶慌纤维李德共跳振拉价曼光担谱(a然)原块始C扛NT唇s的厚拉曼纲曲线(b络)酸仙处理狠CN认Ts脊的拉怨曼曲虽线(c贫)酸毫处理长结合蛛石墨筋化C大NT搅s的清拉曼帐曲线3、洒拉曼熟光谱俩法在竭纳米谅材料体中的龄应用拉曼攀散射岔法可值以基乳于以织下的淡公式厅来测园量纳联米晶祸粒的平均踪蝶尺寸什：式中辜，B使为一奏常数阀，为纳贫米颗倦粒在胆拉曼丸光谱铸中某膨一振邪动峰树的峰拍位相所对于旧同样的的块销体材得料中饮该峰材的偏亦移量课。Zn歼O的站Ra勿ma冤n光海谱（俗48倚8n宵mA诵r＋激光赴器激宋