第11章 激光拉曼光谱分析ppt课件.ppt

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1、拉曼光谱概述当单色光被物质分子散射时，大部分散射光的频率同于入射光的频率，这种散射称为瑞利（Rayleigh）散射；只有一小部分散射光的频率不同于入射光的频率，这种散射称为拉曼（Raman）散射。第11章激光拉曼光谱LaserRamanspectroscopy7/31/20211InstrumentAnalysis化学化工学院由散射光相对于入射光频率位移与散射光强度形成的光谱称为拉曼光谱。拉曼光谱是一种分子光谱，它和红外光谱均属于分子振动光谱。但是，红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱。7/31/20212InstrumentAnalysis化学化工学院激

2、光拉曼光谱基本原理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hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态7/31/20213InstrumentAnalysis化学化工学院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）7/31/20214In

3、strumentAnalysis化学化工学院Raman散射Raman散射的两种跃迁能量差：E=h(0-)产生斯托克斯(stokes)线；强；基态分子多。h(0+)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0hh0h(0-)7/31/20215InstrumentAnalysis化学化工学院ANTI-STOKES0-RayleighSTOKES0+0E=h(0+)产生反stokes线；弱；Raman位移。Raman散射线的频率与入射光频率差，称为拉曼位频。7/31/20216InstrumentAnalysi

4、s化学化工学院去偏振度对不同物质：不同；对同一物质：与入射光频率有关。是表征分子振-转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据；拉曼散射的强度与分子极化率、入射江强度、物质性质及其它许多因素有关。在一定条件下，拉曼光强度与物质浓度成正比，可用于物质的定量分析。7/31/20217InstrumentAnalysis化学化工学院光谱是横波，即电场和磁场的振动方向都垂直于光的传播方向。当入射光是平面偏振光或是自然光与分子作用时，偏振态常发生改变。在拉曼散射中，常用激光，它是一种偏振光。当与分子作用时，可散射出不同方向的偏振光。若在y轴方向检测散射光的强

5、度，在检测器前置一个偏振器，它只允许某一方向的偏振光通过。7/31/20218InstrumentAnalysis化学化工学院当偏振器与激光方向平行时，在yz平面内的散射可以通过，检测器可检测到拉曼光强度为I

6、

7、；当偏振器与激光方向垂直时，在xy平面内的散射可以通过，检测器可检测到拉曼光强度为I┴。一个确定取向的分子在激光入射的作用下，产生的拉曼散射是完全偏振的；而一般溶液和气态介质中分子的取向是无规则的。因此，完全偏振入射光与试样分子碰撞时，所产生的散射也不是完全偏振的，这叫散射光的去偏。7/31/20219InstrumentAnalysis化学化工学院

8、去偏度ρ的定义为：ρ=I┴/I

9、

10、去偏度是拉曼光谱的重要参数之一。它可以确定分子振动对称性。完全对称振动的分子ρ=0，ρ越小，分子的对称性越高。在非对称振动情况下，一般0<ρ<3/4，。7/31/202110InstrumentAnalysis化学化工学院7/31/202111InstrumentAnalysis化学化工学院共振拉曼效应当激光器的激光线等于或接近于待测分子中生色团的电子吸收频率时，入射激光与生色基团的电子耦合而处于共振状态，所产生的共振拉曼效应可使拉曼散射增强102-106倍。条件：激发光的频率等于或接近于待测电子吸收谱带的频率。困难：当激发

11、光的频率接近于试样吸收谱带的频率时，试样可能吸收激光能量而产生热分解。7/31/202112InstrumentAnalysis化学化工学院1.红外活性和拉曼活性振动①红外活性振动ⅰ永久偶极矩；极性基团；ⅱ瞬间偶极矩；非对称分子；Eeer11-2拉曼光谱与红外光谱的关系7/31/202113InstrumentAnalysis化学化工学院红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带.②拉曼活性振动诱导偶极矩=E非极性基团，对称分子；拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。对称分子：对称振动→拉曼活性。不对称振动→红外活性7/31/202114In

12、strumentAnalysis化学化工学院2.红外