红外光谱和拉曼光谱的异同

红外光谱和拉曼光谱的异同

红外光谱和拉曼光谱是研究分子结构及组态、物质成分鉴定和结构分析的有力工具，由于具有无损伤、灵敏度高和时间短等特点，在物理、化学、生物学、矿物学、考古学和工业产品质量控制等领域中得到了广泛的应用，在物质结构分析中，极性基团如C=O,N-H及S-H 具有强的红外延伸振动，而非极性基团如C=C,C-C及S-S有强的拉曼光谱带，因此，红外光谱和拉曼光谱常常在一起，共同用于完成一个物质分子结构的完整分析。通常，红外光谱适用于分析干燥的非水样品，拉曼光谱适合于含水的生物系统分析。

总体来说：红外光谱与拉曼光谱同属于分子振动光谱，但红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱，二者机制不同，但互为补充。红外光谱和拉曼光谱的联系和区别具体如下:(1)红外光谱常用于研究极性基团的非对称振动;拉曼光谱常用于研究非极性基团与骨架的对称振动。红外吸收弱或无吸收的官能团在拉曼散射谱中均有强峰;反之，拉曼散射峰弱则红外吸收强。例如，许多情况下C =C伸缩振动的拉曼谱带比相应的红外谱带较为强烈，C= O的伸缩振动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著。(2)拉曼光谱一次可以同时覆盖40-4000cm-1波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器，(3)拉曼光谱可测水溶液，而红外光谱不适用于水溶液的测定。(4)红外光谱解析中的定性三要素(即吸收频率、强度和峰形)对拉曼光谱解析也适用。但拉曼光谱中还有去偏度P，通过测定P，可以确定分子的对称性。

光源

红外光谱光源

一、一般是黑体或者是通电碳化硅棒，

黑体通常情况下是最佳的光源，原因是处在相同的温度的时候，黑体的辐射功率密度比其他热辐射红外光源都要大得多。白炽灯泡也能被称为红外光源，有些朋友会觉得不解，白炽灯不是可见光源吗?其实不然，白炽灯可以把它75%的电能都转化成红外辐射光，因此也可以把它叫做红外光源，但因为白炽灯辐射出的红外辐射都被它外面的玻璃壳吸收掉了，所以呈现出来的红外线光并不多，所以说它是一种接近红外光线的光源。

二、气体放电红外光源

气体放电红外光源说的是一些气体能够在放电的同时发生红外线辐射现象，因此这种光

源就可以作为红外光源。比如说氙灯，该灯的的光谱是连续的，而且还可以在接近红外线的地方发生辐射反应，而且反应比较激烈，因此在做太阳模拟光源、熔炼金属的热源时可以使用这种灯作为光源;而且它的红外辐射能力比较容易控制，在红外光线通信行业中可以用到。

三、激光红外光源

有些激光器用具也是能够当做红外光源使用的，比如说玻璃固体激光器，因为它的波长比较长，与红外光源的波长相似，所以也是可以。当做红外线光源使用的。还有二氧化碳气体激光器，它的波长比红外线的波长还要长，所以可以做远红外光源使用。还有些半导体激光器，通过各种加工和处理也是可以用做红外光源的。

拉曼光谱光源

1.氩离子、半导体、氦氖

2.可见光激光器应用最多的是氩离子激光器，可产生10种波长的激光，其中最强的是488

纳米(蓝光)和514纳米(绿光)激光器，现在最为常用，性能十分稳定的是514纳米激光器;

另外，532纳米固体二极管泵浦激光器、

3.632。8纳米(红光)、780纳米等可见光激光器;以及785纳米二极管、830纳米近红外激

光器;掺钕的钇铝石榴石(YAG)激光器被用作傅里叶变换拉曼光谱的光源，其激光波长为1064纳米(红外);染料激光器是目前较成熟、应用较为普遍的可调谐激光器，是共振拉曼研究时的理想光源。

4.激光出现以前主要用低压水银灯作为光源，目前已很少使用。为了激发喇曼光谱,对光源

最主要的要求是应当具有相当好的单色性，即线宽要窄，并能够在试样，上给出高辐照。

度。气体激光器能满足这些要求，自准性能好，并且是平面偏振的。各种气体激光器可以提供许多条功率水平不同的分立波数的激发线。最常用的是氩离子激光，波长为514。

5nm和488。0nm的谱线最强，单频输出功率为0。2~1W左右。也可以用氦氖激光(632。

8nm,约50mW)。在光纤测量和光纤传感系统中使用的光源种类很多，按照光的相干性，可分为非相干光源和相干光源。非相于光源包括白炽光源和发光二极管(LED),相干光源包括各种激光器。激光器按工作物质的不同，可分为气体激光器、液体激光器、固体激光器和半导体激光器等。半导体光源是光纤系统中最常用的也是最重要的光源。

5.紫外的也有的比如214nm。

谱图坐标

相同点

(a)红外光谱和拉曼光谱的产生都与分子振动有关;

(b)红外光谱图和拉曼光谱图的横坐标都是以波数为单位;

(c)影响红外光谱峰位置和拉曼光谱峰位置的因素相同。

不同点:

(a)红外光谱是吸收光谱。而拉曼光谱是散射光谱;

(b)红外光谱与分子振动引起的偶极矩变化有关。而拉曼光谱与分子振动引起的极化度变化

有关;

(c)红外光谱图的纵坐标是透光率或吸光度。而拉曼光谱图的纵坐标是光强度;

(d)红外光谱图的横坐标是入射的红外光的频率。而拉曼光谱图的横坐标是入射光和拉曼散

射光的频率之差。即拉曼位移;

(e)分析方法也不同，红外光谱先根据分子式不饱和度初步判断结构，查看特征官能团区，

判断种类，最后查看指纹区，判断其精细结构，确定其结构式。拉曼光谱是物质结构的指纹光谱，两者相互结合，能更快更好的判断物质结构式。

机理

红外光谱的机理

当电磁辐射与物质分子相互作用时，其能量与分子的振动或转动能量差相当时。引起分子由低能级向高能级发生跃迁。结果使某些特定波长的电磁辐射被物质分子所吸收，测量在不同波长处的辐射强度就得到了红外吸收光谱。分子吸收红外辐射后发生振动能级和转动能级的跃迁，因而红外光谱又称为分子振动-转动光谱。分子不是一个刚体，分子中原子以平衡点为中心。以非常小的振幅作周期性振动。用经典力学方法可把最简单的双原子分子的振动形式用两个刚性小球的弹簧振动来模拟。双原子分子的振动→谐振子振动→虎克定律

影响分子振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键力常数。化学键力常数k越大、原子折合质量越小。则化学键的振动频率越高。吸收峰将出现在高波数区。