红外-拉曼光谱实验教学
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实验10 不同物态样品红外 透射光谱的测定
红外光谱是什么？
红外光谱是一种吸收光谱 红外光谱对应的是分子内部化学键的振
动和转动 红外光谱的英文缩写：IR
红外光谱产生的条件
辐射应具有能满足物质产生振动跃迁的 能量；
辐射与物质间有相互偶合作用
偶极矩在交变电场 中的作用示意图
红外光谱仪两种类型
拉曼光谱与红外光谱的比较
相同点：
红外光谱和拉曼光谱都是产生于分子的振动和转动；
不同点：
A、红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱； B、在分子振动或转动中，分子偶极矩发生变化才能产生红外
光谱，分子 极化率发生变化才能产生拉曼光谱。
选择定则：
A、相互排斥规则：凡是具有对称中心的分子，如果其红外是活 性，则其拉曼就是非活性的，反之，如果拉曼活性，则其红 外就是非活性的。
B、相互允许规则：一般来说，没有对称中心的分子，其红外和 拉曼都是活性的。
拉曼光谱参数
拉曼位移（Raman Shift，谱峰位置)
大小： 的值，取决于分子振动能级。
单位：波数，厘米的倒数，cm-1 。
谱峰强度
光谱选律
拉曼活性：极化率变化（电子云形状受原子核影响的难
易程度）
红外活性：偶极矩变化
拉曼光谱技术问题
光子-分子作用截面小
样品荧光影响 样品光降解
激光作为光源
傅里叶变换拉曼光谱仪
FT-Raman
Confocal Raman
1. 采用1064 nm的Nd:YAG激光代替了通常的可见激光。
2. 采用Michelson干涉仪代替通常的光栅单色器；瑞利散射光的降低采 用一组滤光片来实现（也称光学过滤），它一般放在干涉仪前。
具体实验步骤
学习制备样品 学习操作仪器 动手制备样品 测定样品获取谱图 完成实验报告
实验注意事项
压片的厚度问题 压片基质与待测样品的比例问题 整个实验过程的除水问题
除水注意事项
所有样品和压片模具都须在红外灯下烘 烤若干时间；
开始研磨时速度要快，动作要wenku.baidu.com速； 压片整个过程中避免说话 清洗物件所使用的溶剂（苯、无水乙醇、
行指认，区别两者不同特点。
仪器和试剂
– Nexus 670 FT-Raman Module（美国尼高力公司）、核磁管、毛 细管；
– 固液样品若干（红外、拉曼对照）。
实验报告要求
– 对谱图中化合物的主要官能团的特征振动峰作进行指认； – 比较同一种化合物拉曼和红外谱图中某一化学键振动峰的特征； – 完成思考题。
3. 检测器采用对近红外有灵敏效应的Ge二极管和InGaAs检测器。
D. Bruce Chase，Fourier Transform Raman Spectroscopy J. Am. Chem. SOC. 1986, 108, 7485-7488
傅里叶变换拉曼光谱仪的特点
由于采用近红外激光激发，可避免荧光干扰，扩大拉曼光谱的 应用范围，有很高的信噪比；
用近红外光激发，能量低，可避免样品的光解和热解； 傅立叶变换拉曼有分辨率高，波数精确和重现性好的优点。测
量精度可达到10~3 cm-1，并且重现性好； 傅立叶变换拉曼光谱仪的测量速度快，一次扫描可完成全波段
扫描范围测定； 傅里叶变换拉曼光谱仪操作方便。
不足之处：如单次扫描信噪比不高；低波数区扫描方面不如色
拉曼光谱的发现
研究太阳光对苯的散射现 象时的“意外”发现
第一台拉曼光谱仪的 简易光路构型
拉曼光谱的基本原理
斯托克斯线和反斯托克斯 线对称地分布于瑞利线的 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。
反斯托克斯线的强度远小 于斯托克斯线的强度，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。
丙酮）
实验12 无机、有机化合物 拉曼光谱测定
光散射现象
为什么晴朗的天空呈现蓝色？
朝霞和晚霞呢？
拉曼光谱的发现
印度拉曼研究院 C. V. Raman是印度一位伟大的物理学家，他因为在光散射 工作和发现拉曼效应而获得诺贝尔奖，当时他是亚洲第一位获 此殊荣的科学家，他同时也作了有关声学、光学、结晶动态学、 颜色和它们在感知上的研究。
Fourier变换红外光谱仪
Fourier红外光谱仪的内部结构
Fourier变换红外光谱仪的特点
扫描速度极快 – 一般只要1s左右即可
具有很高的分辨率 – 通常Fourier变换 红外光谱仪分辨率达0.1~0.005 cm-1
灵敏度高 – 因Fourier变换红外光谱仪不用狭缝和单色器，反射 镜面又大，故能量损失小，到达检测器的能量大， 可检测10-8 g数量级的样品。
散型拉曼光谱仪；水对近红外有吸收，会影响测试灵敏度等等。
傅里叶变换拉曼光谱的应用
聚（对苯撑）对苯二甲酰亚胺（左图）和鸡腿骨组织（右图） 的可见光拉曼和傅里叶变换拉曼光谱图
实验内容
实验目的
– 了解傅里叶激光拉曼光谱仪的基本原理及性能； – 初步掌握样品检测的基本方法； – 比较同一化合物红外光谱和拉曼光谱的异同，并对特征官能团进
色散型 干涉型（Fourier变换红外光谱仪）
色散型红外光谱仪
色散型红外光谱仪的组 成部件与紫外-可见分 光光度计相似，但对每 一个部件的结构、所用 的材料及性能与 紫外可见分光光度计不同。 它们的排列顺序也略有 不同，红外光谱仪的样 品是放在光源和单色器 之间；而紫外-可见分 光光度计是放在单色器 之后。
红外光谱是什么？
红外光谱是一种吸收光谱 红外光谱对应的是分子内部化学键的振
动和转动 红外光谱的英文缩写：IR
红外光谱产生的条件
辐射应具有能满足物质产生振动跃迁的 能量；
辐射与物质间有相互偶合作用
偶极矩在交变电场 中的作用示意图
红外光谱仪两种类型
拉曼光谱与红外光谱的比较
相同点：
红外光谱和拉曼光谱都是产生于分子的振动和转动；
不同点：
A、红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱； B、在分子振动或转动中，分子偶极矩发生变化才能产生红外
光谱，分子 极化率发生变化才能产生拉曼光谱。
选择定则：
A、相互排斥规则：凡是具有对称中心的分子，如果其红外是活 性，则其拉曼就是非活性的，反之，如果拉曼活性，则其红 外就是非活性的。
B、相互允许规则：一般来说，没有对称中心的分子，其红外和 拉曼都是活性的。
拉曼光谱参数
拉曼位移（Raman Shift，谱峰位置)
大小： 的值，取决于分子振动能级。
单位：波数，厘米的倒数，cm-1 。
谱峰强度
光谱选律
拉曼活性：极化率变化（电子云形状受原子核影响的难
易程度）
红外活性：偶极矩变化
拉曼光谱技术问题
光子-分子作用截面小
样品荧光影响 样品光降解
激光作为光源
傅里叶变换拉曼光谱仪
FT-Raman
Confocal Raman
1. 采用1064 nm的Nd:YAG激光代替了通常的可见激光。
2. 采用Michelson干涉仪代替通常的光栅单色器；瑞利散射光的降低采 用一组滤光片来实现（也称光学过滤），它一般放在干涉仪前。
具体实验步骤
学习制备样品 学习操作仪器 动手制备样品 测定样品获取谱图 完成实验报告
实验注意事项
压片的厚度问题 压片基质与待测样品的比例问题 整个实验过程的除水问题
除水注意事项
所有样品和压片模具都须在红外灯下烘 烤若干时间；
开始研磨时速度要快，动作要wenku.baidu.com速； 压片整个过程中避免说话 清洗物件所使用的溶剂（苯、无水乙醇、
行指认，区别两者不同特点。
仪器和试剂
– Nexus 670 FT-Raman Module（美国尼高力公司）、核磁管、毛 细管；
– 固液样品若干（红外、拉曼对照）。
实验报告要求
– 对谱图中化合物的主要官能团的特征振动峰作进行指认； – 比较同一种化合物拉曼和红外谱图中某一化学键振动峰的特征； – 完成思考题。
3. 检测器采用对近红外有灵敏效应的Ge二极管和InGaAs检测器。
D. Bruce Chase，Fourier Transform Raman Spectroscopy J. Am. Chem. SOC. 1986, 108, 7485-7488
傅里叶变换拉曼光谱仪的特点
由于采用近红外激光激发，可避免荧光干扰，扩大拉曼光谱的 应用范围，有很高的信噪比；
用近红外光激发，能量低，可避免样品的光解和热解； 傅立叶变换拉曼有分辨率高，波数精确和重现性好的优点。测
量精度可达到10~3 cm-1，并且重现性好； 傅立叶变换拉曼光谱仪的测量速度快，一次扫描可完成全波段
扫描范围测定； 傅里叶变换拉曼光谱仪操作方便。
不足之处：如单次扫描信噪比不高；低波数区扫描方面不如色
拉曼光谱的发现
研究太阳光对苯的散射现 象时的“意外”发现
第一台拉曼光谱仪的 简易光路构型
拉曼光谱的基本原理
斯托克斯线和反斯托克斯 线对称地分布于瑞利线的 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。
反斯托克斯线的强度远小 于斯托克斯线的强度，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。
丙酮）
实验12 无机、有机化合物 拉曼光谱测定
光散射现象
为什么晴朗的天空呈现蓝色？
朝霞和晚霞呢？
拉曼光谱的发现
印度拉曼研究院 C. V. Raman是印度一位伟大的物理学家，他因为在光散射 工作和发现拉曼效应而获得诺贝尔奖，当时他是亚洲第一位获 此殊荣的科学家，他同时也作了有关声学、光学、结晶动态学、 颜色和它们在感知上的研究。
Fourier变换红外光谱仪
Fourier红外光谱仪的内部结构
Fourier变换红外光谱仪的特点
扫描速度极快 – 一般只要1s左右即可
具有很高的分辨率 – 通常Fourier变换 红外光谱仪分辨率达0.1~0.005 cm-1
灵敏度高 – 因Fourier变换红外光谱仪不用狭缝和单色器，反射 镜面又大，故能量损失小，到达检测器的能量大， 可检测10-8 g数量级的样品。
散型拉曼光谱仪；水对近红外有吸收，会影响测试灵敏度等等。
傅里叶变换拉曼光谱的应用
聚（对苯撑）对苯二甲酰亚胺（左图）和鸡腿骨组织（右图） 的可见光拉曼和傅里叶变换拉曼光谱图
实验内容
实验目的
– 了解傅里叶激光拉曼光谱仪的基本原理及性能； – 初步掌握样品检测的基本方法； – 比较同一化合物红外光谱和拉曼光谱的异同，并对特征官能团进
色散型 干涉型（Fourier变换红外光谱仪）
色散型红外光谱仪
色散型红外光谱仪的组 成部件与紫外-可见分 光光度计相似，但对每 一个部件的结构、所用 的材料及性能与 紫外可见分光光度计不同。 它们的排列顺序也略有 不同，红外光谱仪的样 品是放在光源和单色器 之间；而紫外-可见分 光光度计是放在单色器 之后。