拉曼光谱培训讲义

拉曼光谱培训讲义拉曼光谱(Raman spectra)，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家 C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构讨论的一种分析方法。 历史 1928 年 C.V.拉曼实验发现，当光穿过透明介质(液体苯)被分子散射的光发生频率变化，这一现象称为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率 υ0 相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在 υ0 两侧的谱线或谱带υ0±υ1 即为拉曼光谱，其中频率较小的成分 υ0-υ1 又称为斯托克斯线，频率较大的成分 υ0+υ1 又称为反斯托克斯线。靠近瑞利散射线两侧的谱线称为小拉曼光谱；远离瑞利线的两侧出现的谱线称为大拉曼光谱。瑞利散射线的强度只有入射光强 -3-3 度的 10，拉曼光谱强度大约只有瑞利线的 10。小拉曼光谱与分子的转动能级有关， 大拉曼光谱与分子振动-转动能级有关。拉曼光谱的理论解释是，入射光子与分子发生非弹性散射，分子吸收频率为 υ0 的光子，发射 υ0-υ1 的光子(即吸收的能量大于释放的能量)，同时分子从低能态跃迁到高能态(斯托克斯线)；分子吸收频率为 υ0 的光子，发射 υ0+υ1 的光子(即释放的能量大于吸收的能量)，同时分子从高能态跃迁到低能态(反斯托克斯线 )。分子能级的跃迁仅涉及转动能级，发射的是小拉曼光谱；涉及到振动-转动能级，发射的是大拉曼光谱。与分子红外光谱不同，极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力推动了拉曼散射的讨论及其应用。拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域，对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。 拉曼散射光谱的特征 a. 拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于 Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。故拉曼光谱记录的是斯托克斯线，瑞利散射和反斯托克斯线就不记录了。 拉曼光谱和红外光谱的相同点 拉曼波数的常法律规范围：40-4000 cm-1...