拉曼光谱分析.pdf

现代材料物理研究方法 第八讲 拉曼光谱分析 主要内容 n 红外光谱(IR) 分子振动光谱 n 拉曼光谱(Raman) n 紫外-可见光谱 激光拉曼光谱基础 n 1928 C.V.Raman发现拉曼散射效应 n 1960 随着激光光源建立拉曼光谱分析 n 拉曼光谱和红外光谱一样，也属于分子振动光谱 n 生物分子，高聚物，半导体，陶瓷，药物等分析 ， 尤其是现代材料分析 拉曼光谱的原理 拉曼效应： n 当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作 用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的 频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。 n 但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且 也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。其散射 光的强度约占总散射光强度的10－3 。 n 拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换， 改变了光子的能量。 拉曼原理 hn Rayleigh scattering: I λ-4 hn’ n n’ n n’ 这种现象称为拉曼散射 n n’ 激发态 虚能级 准激发态 anti stokes stokes 基态 Raman Rayleigh Raman scattering 拉曼原理 n 斯托克斯 （Stokes ）拉曼散射 分子由处于振动基态E 被激发到激发态E 时，分子获得的能量为ΔE， 0 1 恰好等于光子失去的能量：ΔE ＝E －E ，由此可以获得相应光子的频 1 0 率改变Δν ＝ΔE/h n Stokes散射光线的频率低于激发光频率 。反Stokes线的频率ν ＝ν ＋ as 0 ΔE/h，高于激发光源的频率。 n 拉曼散射的产生与分子的极化率α有关系 α是衡量分子在电场作用下电荷分布发生改变的难易程度，或诱导偶极 距的大小，即单位电场强度诱导偶极距的大小。 散射光与入射光频率的差值即是分子的振动频率 拉曼原理 n 拉曼位移 （Raman Shift ） 斯托克斯与反斯托克斯散射光的频率与激发光源频率之差 Δν统称为拉曼位移。 n 斯托克斯散射的强度通常要比反斯托克斯散射强度强得多， 在拉曼光谱分析中，通常测定斯托克斯散射光线。 n 拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同的化学键或基 态有不同的振动方式，决定了其能级间的能量变化，因此， 与之对应的拉曼位移是特征的。这是拉曼光谱进行分子