激光拉曼光谱

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1、韩黎君激光拉曼光谱LaserRamanSpectroscopy目录㈠、拉曼光谱的发展简史㈡、Raman光谱的基本原理㈢、Raman活性与红外活性的比较㈣、激光Raman光谱仪㈤、激光Raman光谱的应用㈥、激光Raman光谱的发展㈦、参考书目及文献拉曼光谱的发展简史NobelPrizeinPhysics1930(C.V.Raman)1928年，印度物理学家拉曼用水银灯照射苯液体，发现了新的辐射谱线。因而他进一步在实验室里用一个大透镜将太阳光聚焦到一瓶苯的溶液中，经过滤光的阳光呈蓝色，但是当光束进入溶液之后，除了入射的蓝光之外，拉曼还观察到了很

2、微弱的绿光。拉曼认为这是光与分子相互作用而产生的一种新频率的光谱带，属于一种新的分子辐射，后人称之为拉曼散射。拉曼因发现这一新的分子辐射和所取得的许多光散射研究成果而获得了1930年诺贝尔物理奖。与此同时，前苏联的兰茨堡格和曼德尔斯塔也报道了在石英晶体中发现了类似的现象，即由光学声子引起的拉曼散射，称之谓“并合散射”。法国的罗卡特，卡本斯以及美国伍德都证实了拉曼的观察研究的结果。在三十年代，我国物理学家吴大猷等在国内首先开展了对原子分子拉曼光谱的研究。直到1934年，科学家普拉坎克才比较详尽地评述了拉曼效应，对振动拉曼效应进行了较系统的总

3、结。拉曼光谱的发展简史拉曼光谱的发展简史但原始的拉曼光谱是以汞弧灯为光源，出现的谱线极其微弱，而且只有是透明的液体样品才适合于实验，因此在极大程度上限制了它的发展。到1945年左右，这种拉曼光谱仍未引起人们的注意。20世纪50年代，拉曼光谱只是物理学上的振动光谱研究和教学上的示范。所以在30年代至60年代，拉曼散射的研究处于一个低潮时期。拉曼光谱的发展简史直到1960年激光的问世，由于激光具有单色性好、方向性强、能量密集、输出功率大等优点，可以大大提高了激发效率，故而很快将这种新型光源引入拉曼光谱作为它的激发光源，使它克服了以前的缺点，并配

4、以高质量的单色器及高灵敏度的光电检测系统。从而使激光拉曼光谱的获得了新的起点。凡是红外光谱可测的试样，激光拉曼光谱几乎同样可测。甚至有些红外测定有困难的试样，激光拉曼光谱也都可测。据近来的报道，在高分子化合物、有机金属络合物、水溶性生化有机试剂的测定方面，激光拉曼光谱比红外光谱更胜一筹。拉曼光谱的发展简史1962年，美国波托（S.P.S.Porto）和伍德（D.L.Wood）首次报道了运用脉冲红宝石激光器作为拉曼光谱的激发光源来开展拉曼散射的研究。从此激光拉曼散射成为众多领域在分子原子尺度上进行振动谱研究的重要工具。Raman光谱的基本原理光

5、的散射现象当一束单色光通过透明介质时，大部分光透过或反射而小部分光会被样品在各个方向上散射，在透射和反射方向以外出现的光就称散射光。当介质中含有大小与光的波长差不多的微粒聚集体时，引起丁铎尔（Tyndall）散射。当散射的粒子为分子大小时，其散射光频率与入射光相同，强度与入射光波长的四次方成反比，发生瑞利（Rayleigh）散射。当单色光通过物质时，其散射的光有部分频率和能量发生变化，也就是说散射光频率与入射光频率发生了偏移，此时产生拉曼（Raman）散射。这种频率的偏移与分子的振动和转动有关，记录偏移情况，即可得到拉曼光谱。Raman光

6、谱的基本原理hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态E0为基态能级，E1振动激发态；E0+h0，E1+h0为激发虚态（受外界能量为h0入射光子的激发，分子能级跃迁到能级比较高的激发态，分子在这种虚态能级下是不稳定的，很快就会返回相应的能级）。Rayleigh散射Raman散射Raman光谱的基本原理hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态Rayleigh散射Raman散射Rayleigh散射是光子与物质分子发

7、生弹性碰撞，当在碰撞过程中没有能量的交换，光子的频率不变，仅改变方向。也就是说，当处于E0或E1的分子，受hv0入射光子激发跃迁到E0+h0，E1+h0的激发虚态，由于其不稳定，马上又返回相应能级E0和E1能级，把吸收的能量又以光子的形式释放出来。Raman光谱的基本原理hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态Rayleigh散射Raman散射而Raman散射是光子与物质分子产生非弹性碰撞，他们之间产生能量的交换，光子不但发生了方向上的改变，而且能量会减少或增加。如上图所示，

8、受激到激发态的分子不是按照相应得返回到受激前的能级，这就会使入射频率与散射光频率不同，产生一个能量差。Raman光谱的基本原理Raman散射Raman