《拉曼光谱》PPT课件

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1、第四章激光拉曼光谱laserRamanspectroscopy一、拉曼光谱基本原理principleofRamanspectroscopy二、拉曼光谱的应用applicationsofRamanspectroscopy三、激光拉曼光谱仪laserRamanspectroscopy拉曼散射效应的进展：拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发现的，本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。1928~1940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故；1940~1960年，拉曼光

2、谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的10-6），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落；1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。吴大猷先生1935年在北大完成了第一篇关于拉曼散射的论文‘四氯乙烯拉曼线的退极化’(《中国化学学会会志》第四卷)，也是该领域国内的

3、第一篇论文。1939年他在西南联大完成了专著《多原子分子的振动谱和结构》，是自拉曼获诺贝尔奖以来，第一部全面总结分子拉曼光谱研究成果的经典著作。黄昆先生1954年在英国出版与波恩合著的名著《晶格动力学理论》，成为声子物理和拉曼散射的经典理论著作。1988建立起超晶格拉曼散射理论2002年获国家科技奖。样品池透过光λ不变瑞利散射λ不变拉曼散射λ变λ增大λ减小激光拉曼光谱---基本原理光的瑞利散射一个频率为ν0的单色光，当它不能被照射的物体吸收时，大部分光将沿入射光束通过样品，在约1/105～1/106有强度的光被散射到各个方向。并在与入射方向垂直的方向，可以观察到

4、这种散射。●瑞利散射为光与样品分子间的弹性碰撞，光子的能量或频率不变，只改变了光子运动的方向。●散射光的强度与散射方向有关，且与入射频率的四次方成正比。拉曼效应拉曼效应为光子与样品中分子的非弹性碰撞，即光子与分子相互作用中有能量的交换。入射光子的能量为hν0，当与分子碰撞后，可能出现两种情况：●第一种是分子处于基态振动能级，与光子碰撞后，分子从入射光子获取确定的能量hν1达到较高的能级。则散射光子的能量变为h（ν0－ν1）=hν，频率降低至ν0－ν1。形成能量为h（ν0－ν1）、频率为ν0－ν1的谱线。●另一种是分子处于激发态振动能级，与光子碰撞后，分子跃迁回基

5、态而将从确定的能量hν1传给光子。则散射光子的能量变为h（ν0＋ν1）=hν，频率增加至ν0＋ν1。形成能量为h（ν0＋ν1）、频率为ν0＋ν1的谱线。●两种情况，散射光子的频率发生变化了，减小或增加了，称为拉曼位移。Stokes线与反Stokes线●将负拉曼位移，即ν0－ν1称为Stokes线（斯托克斯线）。●将正拉曼位移，即ν0＋ν1称为反Stokes线（反斯托克斯线）。正负拉曼位移线的跃迁几率是相等的，但由于反斯托克斯线起源于受激振动能级，处于这种能级的粒子数很少，因此反斯托克斯线的强度小，而斯托克斯线强度较大，在拉曼光谱分析中主要应用的谱线。激光拉曼光谱

6、基本原理principleofRamanspectroscopyRayleigh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；获得能量后，跃迁到激发虚态.（1928年印度物理学家RamanCV发现；1960年快速发展）hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态基本原理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

7、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0hh0h(0-)CCl4的拉曼光谱Stockslinesanti-StockeslinesRayleighscatteringΔν/cm-12、产生拉曼位移的条件拉曼散射不要求有偶极矩的变化，却要求有极化率的变化，与红外光谱不同，也正是利用它们之间的差别，两种光谱可以互为补充。分子在静电场E中所产生的诱导偶极矩P与

8、分子的极化率α之间有关系