ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved1李子坡20907011024ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved2激光拉曼光谱1概述2拉曼效应3拉曼光谱仪4拉曼光谱图5红外与拉曼比较ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved31概述1800年,英国科学家W.Herschel在测色温时(即波长越长,所具有的温度越高),发现了红外光,Infra-Red。由于存在红外非活性的问题,因此人们又继续研究探索,在1928年的时候,由印度科学家V.C.Raman发现了拉曼效应,并获得1930年度Nobel物理奖。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved42拉曼效应(1)1)瑞利散射一个频率为的单色光(一般为可见光),当不被物体吸收时,大部分将保持原来的方向穿过物体,但大约有1/105——1/103的光被散射到各个方向。并且在与入射光垂直的方向,可以看到这种散射光。1871年科学家Rayleigh发现了这种现象,因此称之为瑞利散射。该种散射为弹性碰撞,光的频率不变。波长较短的光,其瑞利散射强一些。这也是天空呈现蓝色的原因(日光中蓝光的瑞利散射是红光强度的10倍)。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved52拉曼效应(2)2)拉曼散射当单色光照射在样品上,发生瑞利散射的同时,总发现有1%左右的散射光频率与入射光不同。把这种效应命名为拉曼效应,(喇曼效应)。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved62拉曼效应(3)拉曼散射与入射光的波数无关,只与物质本身的分子结构所固有的振动和转动能级结构有关(与红外光谱中所讲的分子的能级一致,但红外光谱反映的是这些能级的转变对入射光的吸收效应,而拉曼光谱则反映的是发射光谱效应)。因此拉曼技术检测分子可用于鉴别物质的种类。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved72拉曼效应(4)若入射光的波数为0,则拉曼散射的0i。又称之为拉曼位移。E1为分子的基态;E2为除基态以外的某一能级(如某一振动态)E3和E3’为该分子的受激虚态之能级。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved82拉曼效应(5)1)处于基态E1的分子受入射光子h0的激发,跃迁到受激虚态E3,而后又回到基态E1。或者E2的分子激发到E3’,很快又回到E2,这两种情况下,能量都没有改变,这种弹性碰撞称之为瑞利散射,散射光的波数等于入射光的波数。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved92拉曼效应(6)2)处于基态E1的分子受激发,跃迁到受激虚态E3,而后又回到基态E2(而非E1)。分子的能量损失了E2-E1=h‘。这种非弹性碰撞称之为斯托克斯散射(Stokes)。散射波的波数等于0-’ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved102拉曼效应(7)3)处于E2的分子受激发,跃迁到受激虚态E3’,而后又回到E1。分子的能量增加了E2-E1=h‘。这种非弹性碰撞称之为反斯托克斯散射(Anti-Stokes)。散射波的波数等于0+’ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved112拉曼效应(8)斯托克斯散射和反斯托克斯散散统称为拉曼散射。实际上,反斯托克斯散射的强度比较大,因此在拉曼光谱测定上习惯采用反斯托克斯散射。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved122拉曼效应(9)图中的E2为除基态以外的某一能级,可以是分子的任何一个转动能级或者振动能级,因此分子产生的拉曼散射可以有多个不同的波数。ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved132拉曼效应(10)拉曼散射的多个不同的波数ITSM/ITILSino-iTechnologyLtd.Copyright©Sino-iTechnologyLimitedAllrightsreserved142拉曼效应(11)拉曼散射的...