拉曼散射讲课.ppt

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1、拉曼散射介绍一、拉曼散射的基本介绍1923年德国SmekalA.预言拉曼散射1928年苏联兰德斯别尔格证实拉曼散射1928年印度RamanC.V.发现拉曼散射1930年RamanC.V.获得诺贝尔奖1、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

2、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。2、拉曼散射的定义散射分类：弹性散射：非弹性散射：散射光频率与入射光相同不进行能量交换，只改变传播方向散射光频率发生变化，二者交换能量，传播方向发生改变瑞利散射、米氏散射布里渊散射、拉曼散射拉曼散射（Ramanscattering）：光通过

3、介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。又称拉曼效应。3、Raman散射基本原理E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0hh(0-)stokes线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。负拉曼位移，即ν0－ν1称为Stokes线（斯托克斯线）。3、Raman散射基本原理h(0+)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0h反stokes线另一种是分子处于激发态振

4、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，频率增加至ν0+ν1。形成能量为h（ν0+ν1）、频率为ν0+ν1的谱线。正拉曼位移，即ν0+ν1称为反Stokes线（反斯托克斯线）。3、Raman散射基本原理ANTI-STOKES0-RayleighSTOKES0+0h(0+)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0hh0h(0-)stokes线反stokes线Rayleigh散射Rayleigh散射和Raman散射的对比Rayleigh散射：弹性碰撞；无能量交换，仅改变方

5、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.hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态CCl4的拉曼光谱Stockslinesanti-StockeslinesRayleighscatteringΔν/cm-14、拉曼散射的分类（1）、共振拉曼散射（resonanceRamanscattering）：当一个化合物被入射光激发，激发线的频率处于该化合物的电子吸收谱带以内时，由于电子跃迁和

6、分子振动的耦合，使某些拉曼谱线的强度陡然增加，这个效应被成为共振拉曼散射。（2）、表面增强拉曼散射（SERS，surface-enhancedRamanscattering）：当一些分子被吸附到某些粗糙的金属，如金、银或铜的表面时，它们的拉曼谱线强度会得到极大地增强，这种不寻常的拉曼散射增强现象被称为表面增强拉曼散射效应。5、拉曼散射的特点（1）、属于非弹性散射。（2）、每一种物质(分子)有自己的特征拉曼光谱，可用拉曼光谱表征物质。（3）、每一物质的拉曼频率位移（入射频率与散射频率之差)与入射光的频率无关。（4）、拉曼散射是瞬时的，入射光消失后10-11~10-12s内散射光消

7、失。（5）、拉曼谱线的宽度比较窄，且成对出现，即具有数值相同的正负频率差，比入射光波长短的为反斯托克斯线，波长长的为斯托克斯线。（6）、分子做拉曼散射的同时，也有强度很大的瑞利散射。二、拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪结构示意图主要由光源、外光路系统、样品池、内光路(单色器)、信号处理及输出系统等五部分组成。1、拉曼光谱仪的组成2、拉曼光谱仪参数：可分辨的两个相邻的拉曼频移峰的距离同一样品相同条件下反复测量，某一点的拉曼频移峰每次测量值偏差的最大值。如分辨率为2.0cm-1的拉曼光谱仪，如果两个相邻