拉曼光谱介绍.ppt

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1、拉曼光谱RamanSpectrum目录拉曼效应及其经典理论拉曼散射的偏振拉曼峰的强度拉曼频率和转动频率温度和压力对拉曼峰的影响拉曼光谱仪拉曼光谱的应用2光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。介质中粒子的直径小于入射光波长，粒子的外层电子受到激发后做受迫振动，产生偶极子，相当于次级光源，即散射光。＝E＝E0cos20t光散射3激光拉曼光谱基础1928C.V.Raman发现拉曼散射效应1960随着激光光源建立拉曼光谱分析拉曼光谱和红外光谱一样，也属于分子振动光谱生物分子，高聚物，半导体，陶瓷，药物，材料等分析，尤其是

2、纳米材料分析4拉曼效应：透射散射吸收瑞利散射（频率不变）拉曼散射（频率改变）一束单色光入射于试样后分子结构的信息5瑞利散射弹性碰撞：只改变方向，不改变能量。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(Rayleigh)散射。6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减小拉曼散射强度很低7温州大学化材学院微纳结构材料&物理化学研究所82021/8/1780123e电子基态振动能级eeRayleigh散射eeeRaman散射Stocks线Anti-Stocks线温度升高概率大！受激

3、虚态不稳定，很快(10-8s)跃回基态大部分能量不变，小部分产生位移。室温时处于基态振动能级的分子很少，Anti-stocke线也远少于stocks线。温度升高，反斯托克斯线增加。拉曼光谱原理拉曼光谱原理斯托克斯（Stokes）拉曼散射分子由处于振动基态E0被激发到激发态E1时，分子获得的能量为ΔE，恰好等于光子失去的能量：ΔE＝E1－E0，由此可以获得相应光子的频率改变Δν＝ΔE/hStokes散射光线的频率低于激发光频率。反Stokes线的频率νas＝ν0＋ΔE/h，高于激发光源的频率。9拉曼光谱原理拉曼位移（RamanShift）斯托克斯与反斯托克斯散射光的频率与激发光源频

4、率之差Δν统称为拉曼位移（RamanShift）。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。10拉曼谱线斯托克斯线和反斯托克斯线统称为拉曼谱线。由于在通常情况下，分子绝大多数处于振动能级基态，所以斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线。斯托克斯线反斯托克斯线CCl412Δν=

5、ν0–νs

6、即散射光与激发光频率之差Δv取决于分子振动能级的改变因此是特征的适用于分子结构分析位移与入射光波长无关拉曼位移RamanShift12拉曼光谱基本原理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

7、，因此，与之对应的拉曼位移是特征的。拉曼位移也与晶格振动有关，可以研究晶体材料的结构特征；这是拉曼光谱进行分子结构定性分析和晶体结构分析的理论依据13拉曼活性分子在光波的交变电磁场作用下会诱导出电偶极矩：＝0E0cos20t＋1/2q0E0(d/dq)0[cos2(0-)t+cos2（0+)t]式中：－分子诱导的偶极矩；E－激发光的交变电场强度；－分子极化率（Polarizability）描述电介质极化特性的微观参数，简称极化率。第一项对应于分子散射光频率等于激发光频率的瑞利散射；第二项对应于散射光频率发生位移改变的拉曼散射，其中0-为Stokes线

8、，0+为Anti-Stokes线。(d/dq)00是拉曼活性的依据，即分子振动时，凡是分子极化率随振动而改变，就会产生拉曼散射，即分子具有拉曼活性。14拉曼活性α=α0+(dα/dq)0qq=q0cos2∏w1t15拉曼光谱原理－拉曼活性并不是所有的分子结构都具有拉曼活性的。分子振动是否出现拉曼活性主要取决于分子在运动过程中某一固定方向上的极化率的变化。对于分子振动和转动来说，拉曼活性都是根据极化率是否改变来判断的。对于全对称振动模式的分子，在激发光子的作用下，肯定会发生分子极化，产生拉曼活性，而且活性很强；而对于离子键的化合物，由于没有分子变形发生，不能产生拉曼活性。1

9、6拉曼活性17拉曼光谱特点1819拉曼光谱与红外光谱的关系同同属分子振(转)动光谱异：红外分子对红外光的吸收强度由分子偶极距决定红外：适用于研究不同原子的极性键振动－OH,－C＝O，－C－X拉曼：适用于研究同原子的非极性键振动－N－N－,－C－C－互补19偶极距不变无红外活性极化率变有拉曼活性拉曼光谱与红外光谱的关系20O=C=O对称伸缩O=C=O反对称伸缩对称中心分子的光谱选律极化率不变无拉曼活性偶极距变有红外活性20对称中心分子CO2，CS2等，选律不相容。无对称中心分子（例