仪器分析 课件 16.1 激光拉曼光谱原理;16.2 激光拉曼光谱仪

2025/11/16第十六章

激光拉曼光谱分析法16.1.1

概述16.1.2

Rayleigh散射和Raman散射16.1.3

Raman光谱16.1.4拉曼光谱选律第一节激光拉曼光谱分析原理LaserRamanspectroscopyPrincipleofRamanspectroscopy2025/11/1616.1.1

概述Rayleigh散射：

弹性碰撞；无能量交换，仅改变方向；Raman散射：

非弹性碰撞；方向改变且有能量交换；Rayleigh散射Raman散射E0基态，E1振动激发态；E0+h

0，

E1+h

0激发虚态。（1928年印度物理学家Raman发现，获1930年诺贝尔奖，1960年快速发展）。

h

E0E1V=1V=0h

0h

0h

0h

0

+

E1+h

0E0+h

0h(

0

-

)激发虚态2025/11/1616.1.2Raman散射与Raman位移1.Raman散射Raman散射的两种跃迁能量差：

E=h(

0-

)产生stokes线;强；基态分子多。

E=h(

0+

)产生反stokes线；弱。Raman位移：Raman散射光与入射光频率差。ANTI-STOKES

0-

RayleighSTOKES

0+

0h(

0

+

)E0E1V=1V=0E1+h

0E2+h

0

h

h

0h(

0

-

)2025/11/162.Raman位移

(1)对不同物质：

不同。

(2)对同一物质：

与入射光频率无关；表征分子振-转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据；分子振-转光谱；与红外光谱互补。

(3)Raman散射的产生：光电场E中，分子产生诱导偶极矩

，即

=E

分子极化率，分子电子云分布改变的难易程度。2025/11/163.红外活性和拉曼活性振动①红外活性振动

ⅰ.永久偶极矩；极性基团。ⅱ.瞬间偶极矩；非对称分子。

红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带。②拉曼活性振动

诱导偶极矩

=

E非极性基团，对称分子。

拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。对称分子：对称振动→拉曼活性。不对称振动→红外活性Eeer2025/11/1616.1.3

Raman光谱CCl4的Ramam光谱图

2025/11/161.Raman光谱特点(1)拉曼光谱记录的是stoke线。(2)测量相对单色激发光频率的位移。

把入射光频率位置作为零，频率位移(拉曼位移)的数值正好对应于分子振动或转动能级跃迁的频率。(3)激发光是可见光，在可见光区测分子振动光谱。(4)拉曼光谱中的基团振动频率和红外光谱相同。

酮羰基的伸缩振动在红外光谱中位于1710cm-1附近，而拉曼光谱中总在1710土3cm-1。

2025/11/162.红外与拉曼谱图对比红外光谱：基团；拉曼光谱：分子骨架测定。2025/11/16红外与拉曼谱图对比2025/11/1616.1.4拉曼光谱选律

对称中心分子CO2，CS2等，选律不相容。无对称中心分子（例如SO2等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。

1

2

3

4拉曼活性红外活性红外活性拉曼光谱—源于极化率变化红外光谱—源于偶极矩变化2025/11/16内容选择结束16.1拉曼光谱产生的基本原理

16.2拉曼光谱仪

16.3拉曼光谱的应用2025/11/16第十六章

激光拉曼光谱分析法16.2.1仪器与结构流程16.2.2主要部件16.2.3傅里叶变换-拉曼光谱仪第二节

激光拉曼光谱仪LaserRamanspectroscopyLaserRamanspectrometers2025/11/1616.2.1仪器与结构流程激光光源；样品池；单色器；检测器。2025/11/1616.2.2主要部件激光光源：He-Ne激光器，波长632.8nm。

Ar激光器，

波长514.5nm，488.0nm；散射强度1/

4。单色器：

光栅，多单色器。检测器：

光电倍增管，光子计数器。2025/11/1616.2.3

傅里叶变换-拉曼光谱仪光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064

m）。检测器：高灵敏度的铟镓砷探头。2025/11/16傅立叶变换-拉曼光谱仪