text: 我所认识的拉曼光谱
  1928 年，拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射，通过对散射光进行光谱分析，首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外，还包含有与入射光频率不同的光。
  以后，人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。
  1我和拉曼的那些不得不说的事 —— 披着羊皮的杨帆 ( 一、拉曼光谱(Raman spectra) 的历史过程: 拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。
  多通道测量和短脉冲激光技术配合，则实现了时间分辨拉曼光谱测试。
  首部 Fr-Raman专著于 1991 年正式出版。
  拉曼光谱仪以激光(exci tati on)作光源，光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而提高，拉曼光谱技术得以迅速发展，应用领域遍及物理，材料，化学，生物等学科，并已成为光谱学的一个分支——拉曼光谱学 ( Raman Spectroscopy 光谱学) 。
  二、拉曼光谱的原理 : 光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分, 非弹性散射的散射光有比激发光波长或长和或短的成分, 统称为拉曼效应。
  拉曼光谱原理:拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。
  在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率 v 0 相同(及波长λ 不变)的成分称为 瑞利散射(Rayl ei gh scatteri ng )弹性碰撞，无能量交换，仅改变方向;频率对称分布在 v 0 两侧，即v 0 ± v 1 (波长λ 改变)为 拉曼散射(Raman spectra)无弹性碰撞，有能量交换，改变方向。
  小拉曼光谱与分子的转
  2动能级有关，大拉曼光谱与分子振动一转动能级有关。
  拉曼位移(Raman shi ft):拉曼位移的大小与入射光的频率无关，只与分子的能级结构有关，其范围为 25~4000cm-1 ，因此入射光的能量应大于分子振动跃迁所需能量，小于电子能级跃迁的能量。
  Raman散射光的频率与入∆射光的频率相差 v∆。
  对不同物质: v∆不同;对同一物质: v 与入射光频率无关;可应用于表征分子振-转能级的特征物理量;定性与结构分析的依据。
  利用拉曼效应及拉曼散射光与样品分子的上述关系，可对物质分子的结构和浓度进行分析研究。
  Raman散射的产生:光电场 E 中，分子产生诱导偶极距ρ ，ρ = α *E α 分子极化率; Rayl ei gh / Raman Transi ti ons and Spectra Rayl ei gh / Raman Transi ti ons ∆E=h∆v E 0 =hv 0 基态 E 1 振动激发态 实线代表 real states 真实能级;虚线代表 vi rtual states 虚能级 Vi brati onal States 振动能级 Ground State 基级 Fl uorescence 荧光 拉曼光谱的一个重要参数:(强度，频率 ) 退偏振比 r(去偏振度 depol ari zati on )由于激光是线偏振光，而大多数的有机分子是各向异性的，在不同方向上的分子被入射光电场极化程度是不同的。
  在激光拉曼光谱中，完全自由取向的分子所散射的光也可能是偏振的，因此一般在拉曼光谱中用该参数ρ 表征分子对称性振动模式的高低。
  (注缺失) 去偏振度与分子的极化度有关，通过测定拉曼谱线的去偏振度，可以确定分子的对称性。
  拉曼光谱的特征(优、缺、难): 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。
  这是由于玻尔兹曼(Bol tzmann)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。
  d. 波长位移在中红外区。
  f. 其不足之处在于，激光光源可能破坏样品;荧光性样品测定一般不适用，需改用近红外激光激发等 g. 对样品无接触，无损伤;样品无需制备;快速分析，鉴别各种材料的特性与结构;能适合黑色和含水样品;高、低温及高压条件下测量;光谱成像快速、简便，分辨率高;仪器稳固，体积适中，维护成本低，使用简单。
  激光瑞利散射比拉曼信号强 1010 -10 14 ，对拉曼信号干扰很大。
  测定拉曼散射光谱时，一般选择激发光的能量大于振动能级的能量但低于电子能级间的能量差，且远离分析物的紫外-可见吸收峰。
  当激发光与样品分子作用时，样品分子即被激发至能量较高的虚态(上图中用虚线表示)。
  由于室温下基态的最低振动能级的分子数目最多,与光子作用后返回同一振动能级的分子也最多, 所以上述散射出现的几率大小顺序为:瑞利散射>Stokes线>反 Stokes 线。
  瑞利散射>Stokes线>反 Stokes 线。
  CCl 4 的拉曼光谱 usi ng an Ar+ l aser at 488 nm Rayl ei gh / Raman Transi ti ons and Spectra 组成:A compl ete Raman spectrum consi sts of: 一个完整的拉曼光谱由: a Rayl ei gh scattered peak (hi gh i ntensi ty 强度, same wavel ength波长 as exci tati on激发，激动，反应) •瑞利散射峰(高强度，相同的波长作为激发激发，激动，反应) a seri es of Stokes-shi fted peaks ( l ow i ntensi ty, l onger wavel ength)斯托克斯移峰(低强度，长波长) a seri es of anti -Stokes shi fted peaks (sti l l l ower i ntensi ty, shorter wavel ength) 一系列的反斯托克斯移峰(仍然较低的强度，较短的波长) spectrum i ndependent of exci tati on wavel ength (488, 632. 8, or 1064 nm) 频谱独立的激发波长(488，632. 8，或 1064纳米) 在坐标系中，拉曼光谱的横坐标为拉曼位移，以波数表示, 是相对激发波长偏移的波数，波数就是波长的倒数，以 cm-1 为单位。
  其中和 分别 为 Stokes 位
  4移和入射光波数。
  纵坐标为拉曼光强，纵坐标是光子计数, 就是散射光的强度。
  由于拉曼位移与激发光无关，只与分子的能级结构有关，一般仅用 Stokes 位移部分。
  拉曼光谱的对应关系 三、拉曼光谱的仪器: 三、拉曼光谱的仪器: (一)分类:滤光器型拉曼光谱仪:有单色光源、滤光器、光学检测器组成，结构简单，可以制作的很小，只有很狭窄的光谱段进入检测器，大部分拉曼散射光被浪费。
  分光仪型拉曼光谱仪:将不同波长的光分散开，使他们成像于不同的位置。
  通常是将来自入射狭缝的光照射于衍射光栅，后将衍射光聚焦在光谱仪输出平面上，平面上安置探测器。
  干涉性(傅里叶变换)拉曼光谱仪: (二)具体组成:拉曼光谱仪一般由以下五个部分构成。
  1、光源:它的功能是提供单色性好、功率大并且最好能多波长工作的入射光。
  目前拉曼光谱实验的光源己全部用激光器代替历史上使用的汞灯，提供高功率、高能量、高单色性和高相干性的激光。
  2、外光路:外光路部分包括聚光、集光、样品架.滤光和偏振等部件。