激光拉曼光谱实验报告

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张利宏_激光拉曼光谱实验报告---近代物理实验

张利宏_激光拉曼光谱实验报告---近代物理实验

激光拉曼光谱实验报告摘要:本实验研究了用半导体激光器泵浦的3Nd +:4YVO 晶体并倍频后得到的532nm 激光作为激发光源照射液体样品的4CCL 分子而得到的拉曼光谱,确定了各个峰的退偏度,0.929752、0.629412、0.873846、0.741176、0.884774、0.757774关键词:拉曼散射、分子振动、退偏一、引言1928年,印度物理学家拉曼(C.V.Raman )和克利希南(K.S.Krisman )实验发现,当光穿过液体苯时被分子散射的光发生频率变化,这种现象称为拉曼散射。

几乎与此同时,苏联物理学家兰斯别而格(ndsberg )和曼杰尔斯达姆(L.Mandelstamm )也在晶体石英样品中发现了类似现象。

在散射光谱中,频率与入射光频率0υ相同的成分称为瑞利散射,频率对称分布在0υ两侧的谱线或谱带01υυ±即为拉曼光谱,其中频率较小的成分01υυ-又称为斯托克斯线,频率较大的成分01υυ+又称为反斯托克斯线。

这种新的散射谱线与散射体中分子的震动和转动,或晶格的振动等有关。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。

拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。

因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征。

20世纪60年代激光的问世促进了拉曼光谱学的发展。

由于激光极高的单色亮度,它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。

而且基于新激光技术在拉曼光谱学中的使用,发展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的实验技术和手段。

拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源于分子的振动和转动。

它提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析,无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。

拉曼光谱 实验报告

拉曼光谱 实验报告

拉曼光谱实验报告拉曼光谱实验报告引言:拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术,它可以通过测量样品散射光的频率变化来获得样品的结构和化学成分信息。

本实验旨在通过拉曼光谱仪对不同样品进行测量,探索其在分析和研究中的应用。

实验方法:1. 实验仪器:本实验使用的拉曼光谱仪为XXXX型号,工作波长范围为XXXX。

2. 样品准备:选取不同种类的样品,包括有机物和无机物,如苯、甲苯、硫酸铜等。

将样品制成均匀的固体样品或溶液。

3. 实验步骤:将样品放置在拉曼光谱仪的样品台上,调整仪器参数,如激光功率、激光波长等。

进行拉曼光谱扫描,并记录光谱数据。

实验结果与分析:1. 苯的拉曼光谱:对苯样品进行拉曼光谱扫描,观察到苯分子的振动模式对应的峰位。

根据拉曼光谱图,可以确定苯的分子结构和键的振动情况,进而推断出苯的化学成分。

2. 甲苯的拉曼光谱:同样地,对甲苯样品进行拉曼光谱扫描,观察到甲苯分子的振动峰位。

通过对比苯和甲苯的拉曼光谱图,可以发现它们的振动模式有所不同,这可以用于区分不同的有机化合物。

3. 硫酸铜的拉曼光谱:将硫酸铜样品进行拉曼光谱测量,可以观察到与硫酸铜晶格振动相关的峰位。

通过分析光谱图,可以了解硫酸铜的晶体结构和相应的振动模式,这对于研究材料的物理性质和化学反应机理非常重要。

实验应用:1. 化学分析:拉曼光谱可以用于化学物质的定性和定量分析。

通过测量样品的拉曼光谱,可以快速确定样品的化学成分和结构信息,为化学分析提供重要的依据。

2. 材料研究:拉曼光谱可以用于材料的表征和研究。

通过测量材料的拉曼光谱,可以了解材料的晶体结构、晶格振动模式等信息,为材料的设计和改进提供指导。

3. 药物研究:拉曼光谱可以用于药物的分析和研究。

通过测量药物的拉曼光谱,可以确定药物的分子结构和化学成分,为药物的研发和质量控制提供重要的依据。

结论:本实验通过拉曼光谱仪对不同样品进行测量,探索了拉曼光谱在分析和研究中的应用。

拉曼光谱可以用于化学分析、材料研究和药物研究等领域,具有广泛的应用前景。

激光拉曼光谱实习报告

激光拉曼光谱实习报告

一、实习背景激光拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射现象的非破坏性化学分析技术,广泛应用于化学、物理、生物、材料科学等领域。

为了深入了解这一先进的光谱技术,我参加了为期两周的激光拉曼光谱实习。

二、实习目的1. 了解激光拉曼光谱的基本原理和实验操作流程。

2. 掌握激光拉曼光谱仪器的使用方法和维护保养。

3. 通过实际操作,提高对拉曼光谱数据的分析和解读能力。

4. 了解激光拉曼光谱在各个领域的应用。

三、实习内容1. 激光拉曼光谱原理及仪器介绍实习的第一天,我们学习了激光拉曼光谱的基本原理。

拉曼散射是指光在经过物质后发生散射,被散射后的光子与原来的光子的频率差即为拉曼频移。

激光拉曼光谱利用一束单色激光激发样品,通过测量激发光与散射光的频率差异,获得样品的振动光谱信息。

实习期间,我们了解了不同型号的激光拉曼光谱仪,包括操作界面、功能模块、仪器维护等方面的知识。

2. 激光拉曼光谱实验操作在实习的第二周,我们进行了实际操作,学习如何使用激光拉曼光谱仪进行样品分析。

(1)样品制备:根据实验要求,我们制备了不同形态的样品,如固体、液体和气体等。

对于固体样品,我们采用了压片法、切片法等方法进行制备;对于液体样品,我们使用毛细管法;对于气体样品,我们采用气体池法。

(2)样品测量:将制备好的样品放置在样品台上,调整激光功率、光斑大小、测量时间等参数,进行拉曼光谱测量。

(3)数据采集与处理:通过光谱仪软件对采集到的拉曼光谱数据进行处理,包括光谱平滑、背景扣除、峰位校正等。

3. 激光拉曼光谱数据分析在实习的最后阶段,我们学习了如何分析拉曼光谱数据。

通过对已知物质的拉曼光谱特征峰进行比对,我们可以确定样品的化学成分和结构信息。

此外,我们还学习了如何根据拉曼光谱数据计算样品的分子振动频率、力常数等物理参数。

四、实习总结通过两周的激光拉曼光谱实习,我收获颇丰。

以下是我对本次实习的总结:1. 激光拉曼光谱技术具有非破坏性、高灵敏度、高分辨率等优点,在各个领域都有广泛的应用。

激光拉曼实验报告

激光拉曼实验报告

激光拉曼实验报告激光拉曼实验报告引言:激光拉曼光谱是一种非常强大的光谱分析技术,可以提供有关物质的结构、组成和化学环境的详细信息。

本文将介绍我们进行的一项激光拉曼实验,以及实验过程中的观察和结果。

实验目的:本次实验的目的是利用激光拉曼光谱仪对不同样品进行分析,了解其分子结构和化学组成。

我们选择了几种常见的物质作为实验样品,包括水、酒精和苯。

实验装置:我们使用的激光拉曼光谱仪由激光器、样品台、光谱仪和数据处理系统组成。

激光器产生高能量的激光光束,样品台用于放置样品,光谱仪用于收集和分析样品散射的光信号,数据处理系统用于处理和解读光谱数据。

实验步骤:1. 准备样品:我们使用纯净水、纯度99%的酒精和苯作为实验样品。

将样品放置在透明的玻璃盒中,以确保激光光束能够透过样品进行散射。

2. 调整仪器:根据不同样品的特性,调整激光器的功率和波长,以及光谱仪的参数,以获得最佳的信号强度和分辨率。

3. 开始测量:将样品放置在样品台上,打开激光器,使激光光束照射到样品上。

光谱仪会收集样品散射的光信号,并将其转化为光谱图。

4. 数据处理:将光谱图导入数据处理系统,进行峰识别和峰拟合,以确定样品中的分子振动模式和化学键信息。

5. 结果分析:根据光谱图和数据处理结果,分析样品的分子结构和化学组成。

实验观察:在实验过程中,我们观察到了不同样品的光谱图有明显的差异。

水的光谱图显示出了特征性的水分子振动峰,酒精的光谱图显示出了酒精分子的振动模式,而苯的光谱图则显示出了苯分子的芳香振动峰。

结果分析:通过对光谱图和数据处理结果的分析,我们可以确定样品中的分子结构和化学组成。

例如,在水的光谱图中,我们观察到了OH键的振动峰,确认了水分子的存在。

在酒精的光谱图中,我们观察到了C-O键的振动峰,证实了酒精分子的存在。

在苯的光谱图中,我们观察到了芳香环的振动峰,确认了苯分子的存在。

实验总结:激光拉曼实验是一种非常有用的光谱分析技术,可以提供有关物质的结构和组成的详细信息。

激光拉曼光谱仪实验报告

激光拉曼光谱仪实验报告

近代物理实验报告激光拉曼实验学院班级姓名学号时间2014年5月24日激光拉曼实验实验报告【目的要求】1.学习和了解拉曼散射的根本原理;2.学习使用激光拉曼光谱仪测量CCL4的谱线;【仪器用具】LRS-3型激光拉曼光谱仪、CCL4、计算机、打印机【原理】1.拉曼散射当平行光投射于气体、液体或透明晶体的样品上,大局部按原来的方向透射而过,小局部按照不同的角度散射开来,这种现象称为光的散射。

散射是光子与物质分子相互碰撞的结果。

由于碰撞方式不同,光子和分子之间会有多种散射形式。

⑴ 弹性碰撞弹性碰撞是光子和分子之间没有能量交换,只是改变了光子的运动方向,使得散射光的频率与入射光的频率根本一样,频率变化小于3×105HZ ,在光谱上称为瑞利散射。

瑞利散射在光谱上给出了一条与入射光的频率一样的很强的散射谱线,就是瑞利线。

⑵ 非弹性碰撞光子和分子之间在碰撞时发生了能量交换,这不仅使光子改变了其运动方向,也改变了其能量,使散射光频率与入射光频率不同,这种散射在光谱上称为拉曼散射,强度很弱,大约只有入射线的10-6。

由于散射线的强度很低,所以为了排除入射光的干扰,拉曼散射一般在入射线的垂直方向检测。

散射谱线的排列方式是围绕瑞利线而对称的。

在拉曼散射中散射光频率小于入射光频率的散射线被称为斯托克斯线;而散射光频率大于入射光频率的散射线被称为反斯托克斯线。

斯托克斯线和反斯托克斯线是如何形成的呢?在非弹性碰撞过程中,光子与分子有能量交换, 光子转移一局部能量给分子, 或者从分子中吸收一局部能量,从而使它的频率改变,它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值21E E E -=∆。

在光子与分子发生非弹性碰撞过程中,光子把一局部能量交给分子时,光子则以较小的频率散射出去,称为频率较低的光(即斯托克斯线),散射分子承受的能量转变成为分子的振动或转动能量,从而处于激发态 E 1,这时的光子的频率为ννν∆-=0'〔入射光的频率为0ν〕;当分子已经处于振动或转动的激发态 E 1 时,光量子则从散射分子中取得了能量E ∆ (振动或转动能量),以较大的频率散射,称为频率较高的光(即反斯托克斯线) ,这时的光量子的频率为ννν∆+=0'。

2021年激光拉曼光谱实验报告完整版

2021年激光拉曼光谱实验报告完整版

激光拉曼光谱试验汇报摘要: 本试验研究了用半导体激光器泵浦3Nd+: 4YVO 晶体并倍频后得到532nm 激光作为激发光源照射液体样品4CCL 分子而得到拉曼光谱, 谱线很好地吻合了理论分析4CCL 分子4种振动模式, 且频率试验值与标准值比误差低于2%。

又利用偏振片及半波片取得与入射光偏振方向垂直及平行出射光, 确定了各振动退偏度, 分别为0.013、 0.853、 0.869、 0.940, 和标准值0和0.75比较偏大。

关键词:拉曼散射、 分子振动、 退偏 一,引言1928年, 印度物理学家拉曼(C.V.Raman )和克利希南(K.S.Krisman )试验发觉, 当光穿过液体苯时被分子散射光发生频率改变, 这种现象称为拉曼散射。

几乎与此同时, 苏联物理学家兰斯别而格(ndsberg )和曼杰尔斯达姆(L.Mandelstamm )也在晶体石英样品中发觉了类似现象。

在散射光谱中, 频率与入射光频率0υ相同成份称为瑞利散射, 频率对称分布在0υ两侧谱线或谱带01υυ±即为拉曼光谱, 其中频率较小成份01υυ-又称为斯托克斯线, 频率较大成份01υυ+又称为反斯托克斯线。

这种新散射谱线与散射体中分子震动和转动, 或晶格振动等相关。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生一个非弹性散射现象。

拉曼谱线数目, 位移大小, 谱线长度直接与试样分子振动或转动能级相关。

所以, 与红外吸收光谱类似, 对拉曼光谱研究, 也能够得到相关分子振动或转动信息。

现在拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质判定, 分子结构研究谱线特征。

20世纪60年代激光问世促进了拉曼光谱学发展。

因为激光极高单色亮度, 它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。

而且基于新激光技术在拉曼光谱学中使用, 发展了共振拉曼、 受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新试验技术和手段。

拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来分子结构表征技术,其信号起源于分子振动和转动。

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告篇一:拉曼光谱实验报告拉曼光谱实验[实验目的]1、了解Raman光谱的原理和特点;2、掌握Raman光谱的定性和定量分析方法;3、了解Raman 光谱的谱带指认。

4、了解显微成像Raman光谱。

[仪器和装置] 1、显微Raman光谱系统一套,拉曼光谱仪的型号为SPL-RAMAN-785 USBXX+的拉曼光谱仪,自带785nm激光;2、带二维步进电机平移台一台(有控制器一台);3、PT纳米线样品;4、光谱仪软件SpectraSuite;5、步进电机驱动软件;6、摄像头(已与显微镜集成在一起)。

[实验内容]1、使用显微Raman系统及海洋光谱软件对单根或多根纳米线进行显微Raman光谱测量,对测量的图和标准图进行比较,并通过文献阅读对PT纳米线Raman(测量和标准)的谱峰进行指认。

2、使用显微拉曼扫描系统进行二维样品表面拉曼信号收集,并生成样品表面特定波长处的拉曼信号强度三维图,模拟样品表面拉曼表征。

选择多个拉曼波长对样品形状进行观察。

[实验结果及分析]观察PbTiO3的拉曼散射谱并比对具体的拉曼散射光谱数据进行分析,可以找到以上10个拉曼散射峰,分别位于784.54nm,794.94 nm,798.60 nm,802.90 nm,806.84 nm,811.91 nm,817.10 nm,825.29 nm,832.44 nm,879.69nm附近,对应的Raman Shift分别是-7.46 cm-1159.28 cm-1216.94 cm-1284.00 cm-1 344.82 cm-1422.21 cm-1 500.44 cm-1 621.90 cm-1 725.97 cm-11371.21 cm-1。

(通过Raman Shift=1/λ入射-1/λ散射计算得到)PT纳米线Raman测量的谱峰指认:分析可知,-7.46 cm-1159.28 cm-1216.94 cm-1284.00cm-1 344.82 cm-1422.21 cm-1 500.44 cm-1 621.90 cm-1 725.97 cm-1附近的9个振动模,分别对应于PbTiO3的A1(1TO),E(1LO),E(2TO),B1+E,A1(2TO),E(2LO)+A1(2LO),E(3TO)A1(3TO),A1(3LO)声子模。

拉曼光谱仪实验报告

拉曼光谱仪实验报告

拉曼光谱仪实验报告拉曼光谱仪实验报告引言:拉曼光谱仪是一种常用的分析仪器,可以通过测量样品散射光的频率变化来获取样品的结构和化学成分信息。

本实验旨在通过使用拉曼光谱仪,研究不同样品的拉曼光谱特征,并分析其结构和成分。

实验方法:1. 样品准备:选择不同类型的样品,如有机物、无机物或生物分子等,并将其制备成均匀的固态、液态或气态样品。

2. 仪器调试:根据实验要求,调整拉曼光谱仪的参数,如激光功率、波长、光路等,以确保获得稳定的信号和准确的光谱数据。

3. 测量操作:将样品放置在拉曼光谱仪样品台上,调整焦距和位置,使激光光斑准确照射到样品表面。

开始测量前,进行背景扫描以消除环境光的影响。

然后,选择适当的积分时间和扫描次数,进行拉曼光谱的测量。

实验结果与讨论:1. 有机物样品:a. 苯:苯是一种常见的有机物,其拉曼光谱特征主要集中在1000-1700 cm^-1的范围内。

我们观察到苯分子的拉曼光谱中存在苯环的振动模式,如苯环的C-C和C-H振动。

这些峰的位置和强度可以提供关于苯环结构和键的信息。

b. 酚:酚是另一种有机物,其拉曼光谱特征主要出现在300-1100 cm^-1的范围内。

我们观察到酚分子的拉曼光谱中存在酚环的振动模式,如C-O和C-C 振动。

这些峰的位置和强度可以提供关于酚分子结构和键的信息。

2. 无机物样品:a. 二氧化硅:二氧化硅是一种常见的无机物,其拉曼光谱特征主要出现在400-1200 cm^-1的范围内。

我们观察到二氧化硅分子的拉曼光谱中存在硅氧键的振动模式,如Si-O和Si-O-Si振动。

这些峰的位置和强度可以提供关于二氧化硅结构和键的信息。

b. 硝酸盐:硝酸盐是另一种常见的无机物,其拉曼光谱特征主要出现在100-1700 cm^-1的范围内。

我们观察到硝酸盐分子的拉曼光谱中存在硝酸根离子的振动模式,如NO2和NO3振动。

这些峰的位置和强度可以提供关于硝酸盐结构和键的信息。

3. 生物分子样品:a. DNA:DNA是生物体内的重要分子,其拉曼光谱特征主要出现在500-1700 cm^-1的范围内。

激光拉曼光谱实验报告

激光拉曼光谱实验报告

激光拉曼光谱实验报告激光拉曼光谱实验报告引言:激光拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术,它可以通过激光与样品相互作用而产生的拉曼散射光,来获取样品的结构信息和分子振动信息。

本实验旨在探究激光拉曼光谱的原理与应用,并通过实验验证其在化学分析中的可行性和准确性。

实验原理:激光拉曼光谱是基于拉曼散射效应的,当激光与样品相互作用时,光子与样品中的分子发生相互作用,部分光子的能量被转移给分子,导致分子的振动和转动状态发生变化。

当光子重新散射出来时,其能量与入射光子相比发生了变化,这种能量差就是拉曼散射光的频率差,也称为拉曼位移。

通过测量拉曼散射光的频率差,可以获得样品的结构信息和分子振动信息。

实验步骤:1. 准备样品:选择一种具有明确结构和振动特征的样品,如苯乙烯。

将样品制备成适当浓度的溶液。

2. 调整仪器:打开激光拉曼光谱仪,调整激光器的功率和波长,确保光束的稳定性和一致性。

3. 校准仪器:使用标准样品进行校准,以确保光谱仪的准确性和可靠性。

4. 测量样品:将样品溶液放置在光谱仪的样品室中,调整光谱仪的参数,如激光功率、积分时间等,开始测量样品的拉曼光谱。

5. 数据分析:将测得的拉曼光谱数据进行处理和分析,通过比对标准谱图和已知结构的样品,确定拉曼峰的对应关系和分子结构。

实验结果与讨论:通过实验测量得到的苯乙烯的拉曼光谱如下图所示。

在光谱中可以观察到多个峰,每个峰对应着分子的不同振动模式。

通过与已知标准谱图的对比,可以确定这些峰的对应关系,从而推断出样品中分子的结构和组成。

在苯乙烯的拉曼光谱中,我们可以观察到几个显著的峰,如1450 cm^-1处的峰对应着苯环的C=C键伸缩振动,800 cm^-1处的峰对应着苯环的C-H键伸缩振动。

这些峰的位置和强度可以提供关于分子结构和键的信息,如键长、键强度等。

激光拉曼光谱在化学分析中有着广泛的应用。

通过测量样品的拉曼光谱,可以快速、无损地获取样品的结构信息和化学成分。

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告引言光谱是研究物质结构和性质的重要手段之一,而拉曼光谱则是近年来备受关注的一种非常有用的光谱技术。

拉曼光谱通过测量物质在激发光照射下所散射光的频率差,揭示了物质分子的振动和转动信息。

本实验旨在通过测量不同物质的拉曼光谱,探讨拉曼光谱在化学分析中的应用。

实验方法本实验使用的拉曼光谱仪配备了一台激光器和一个光电倍增管。

首先,将待测样品放置在样品台上,并将激光对准样品表面。

开启光谱仪后,记录激光的波长和功率,并调整样品的位置和角度,以获得清晰的拉曼光谱信号。

实验过程中,要确保样品不受污染和损坏,并且保持仪器的灵敏度和稳定性。

实验结果与讨论1. 水的拉曼光谱我们首先对水这一常见物质进行了实验。

结果显示,水的拉曼光谱包含了丰富的信息,其中包括了水分子的伸缩振动和转动振动等。

根据实验结果,我们能够准确测量水的拉曼频移以及相应的光谱峰位,并据此进一步推测水的分子结构和键长等物理参数。

此外,由于水是一种极具活性的化学物质,我们还可以通过比较不同水样品的拉曼光谱差异,来确定水中的杂质和污染物含量。

2. 有机物的拉曼光谱在本实验中,我们还研究了一些有机物的拉曼光谱,并对比了不同有机物的光谱特征。

结果表明,不同有机物的拉曼光谱存在差异,这可以用于鉴别和定量分析不同的有机化合物。

通过观察拉曼光谱中的峰位、强度和形状等特征,我们能够确定物质的化学组成和结构。

由于有机物在拉曼光谱中具有独特的指纹区域,因此拉曼光谱被广泛应用于药物分析、环境监测和食品安全等领域。

3. 表面增强拉曼光谱除了传统的拉曼光谱,我们还研究了表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy, SERS)。

该技术基于纳米金属表面所产生的增强效应,能够大幅提高样品的拉曼散射信号,从而增强检测灵敏度。

我们在实验中采用了金纳米颗粒作为增强剂,并测量了不同浓度的染料溶液的拉曼光谱。

结果显示,SERS技术不仅可以有效检测低浓度的物质,还能够应用于微量分析和生物传感等领域。

拉曼实验报告

拉曼实验报告

拉曼实验报告一、实验目的了解拉曼测试的原理,掌握一些相关的拉曼信息。

能看懂拉曼的基本信息图,会解一些基本的拉曼图。

二、实验原理当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时,大部分的光会暗原来的发现透射,而一小部分则按不同的角度散射开来,产生散射光。

在垂直方向观察时,除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外,还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线,这种现象称为拉曼效应。

由于拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。

因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究1、激光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长和短的成分,通称为拉曼效应。

当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时,大部分的光会按原来的方向投射,而一小部分则按不同的角度散射开来,产生散射光。

在垂直方向观察时,除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外,还有一些列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线,这种现象称为拉曼效应。

由于拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能及有关,因此,与红外吸收光谱类似。

对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征。

2、拉曼光谱原理(1)光的散射入射光通过样品后,除了被吸收的光之外,大部分沿入射方向穿过样品,一小部分光则改变方向,发生散射。

一部分散射光的波长与入射光波长相同,这种散射称为瑞利散射。

(2)拉曼散射的产生机械力学的解释光由光子组成,这是光的微粒性。

光子与样品分子间的相互作用,可以用光子与样品分子之间的碰撞来解释。

光照射样品时,光子和样品分子之间发生碰撞。

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告

嘉应学院物理学院近代物Array理实验实验报告实验项目:拉曼光谱实验地点:班级:姓名:座号:实验时间:年月日一、实验目的:1、了解拉曼散射的基本原理2、学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线,知道简单的谱线分析方法。

二、实验仪器和用具:RBD型激光拉曼光谱仪三、实验原理:按散射光相对于入射光波数的改变情况,可将散射光分为瑞利散射、布利源散射、拉曼散射;其中瑞利散射最强,拉曼散射最弱。

在经典理论中,拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的,因为原子和分子都是可以极化的,因而产生瑞利散射,因为极化率又随着分子内部的运动(转动、振动等)而变化,所以产生拉曼散射。

在量子理论中,把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。

在弹性碰撞过程中,光量子与分子均没有能量交换,于是它的频率保持恒定,这叫瑞利散射,如图(1a );在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换,从而使它的频率改变,它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12E E E ∆=-,当光量子把一部分能量交给分子时,频率较低的光为斯托克斯线,散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量,从而处于激发态1E ,如图(1b ),这时的光量子的频率为0ννν'=-∆;光量子从较大的频率散射,称为反斯托克斯线,这时的光量子的频率为0ννν'=+∆。

最简单的拉曼光谱如图2所示,中央的是瑞利散射线,频率为0ν,强度最强;低频一侧的是斯托克斯线,强度比瑞利线的强度弱很多;高频的一侧是反斯托克斯线,强度比斯托克斯线的强度又要弱很多,因此并不容易观察到反斯托克斯线的出现,但反斯托克斯线的强度随着温度的升高而迅速增大。

斯托克斯线和反斯托克斯线通常称为拉曼线,其频率常表示为0νν±∆,ν∆称为拉曼频移。

为尽可能地考虑增强入射光的光强和最大限度地收集散射光,又要尽量地抑制和消除主要来自瑞利散射的背景杂散光,提高仪器的信噪比。

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告一、实验目的:通过拉曼光谱实验,了解拉曼效应的原理和应用,并掌握拉曼光谱的实验方法和数据处理。

二、实验原理:拉曼效应是一种光与物质相互作用的效应,由散射光的频率发生变化而引起。

当光经过样品散射后,部分光子的频率发生改变,发生频移的光子称为拉曼散射光。

拉曼散射光可以分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射。

斯托克斯散射是指光子的频率减小,能量减小,反斯托克斯散射则相反。

三、实验仪器和材料:1.激光器2.拉曼光谱仪3.样品四、实验步骤:1.将样品放置在拉曼光谱仪样品台上,并调整相应参数。

2.打开激光器,调节激光器到适当的功率。

3.打开光谱仪,选择所需的波长范围,并确定激发光。

4.开始采集拉曼光谱数据,记录下实验数据。

五、实验结果和分析:通过实验,我们得到了一些拉曼光谱数据。

根据斯托克斯散射和反斯托克斯散射的原理,我们可以观察到散射光的频率发生变化。

根据拉曼光谱的峰位和峰强,可以进一步分析样品的分子结构和成分。

六、实验结论:通过拉曼光谱实验,我们可以观察到样品的拉曼散射光,进而分析样品的分子结构和成分。

拉曼光谱技术在材料科学、化学分析等领域有着广泛的应用。

本次实验使我们对拉曼效应的原理和应用有了更深入的了解,并掌握了拉曼光谱实验的方法和数据处理技巧。

七、实验心得:本次实验中,我们首先了解了拉曼效应的基本原理,并通过实验验证了拉曼效应的存在。

在实验中,激光器的功率调节是一个重要的环节,过高或过低的功率都会对实验结果产生影响。

此外,选择适当的波长范围和光谱仪的参数设置也是非常关键的。

在数据处理过程中,需要对拉曼光谱进行峰位和峰强的分析,以得到更准确的结论。

综上所述,本次拉曼光谱实验使我对拉曼效应有了更深入的认识,同时也掌握了拉曼光谱实验的方法和数据处理技巧。

这对我的科研和实验能力的提升有着积极的意义。

激光拉曼实验报告

激光拉曼实验报告

激光拉曼实验报告引言激光拉曼光谱是一种基于拉曼散射现象的光谱技术,它在材料科学、生物医学、环境监测等领域有着广泛的应用。

本实验旨在通过激光拉曼光谱技术来分析样品的分子结构和化学成分,以及探索拉曼散射的物理原理。

实验步骤1. 实验准备在进行激光拉曼实验前,首先需要准备实验所需的设备和材料。

主要的设备包括激光器、光谱仪、样品支架等。

材料方面可以选择不同类型的样品进行测试,如有机化合物、无机晶体、生物分子等。

2. 调节激光器将激光器调节至适当的功率和波长。

根据实验需要,选择合适的激光波长,一般常用的有532 nm和785 nm。

通过调节激光器的参数,可以获得稳定的激光输出。

3. 收集拉曼光谱将样品放置于样品支架上,并将支架放置在光谱仪中。

在实验过程中,需要注意避免样品受到外界干扰,如光线、温度变化等。

通过激光照射样品,收集样品散射的拉曼光谱。

4. 数据分析将收集到的光谱数据进行分析。

通过观察谱线的位置和强度,可以判断样品的分子结构和化学成分。

对于未知样品,可以与已知的标准光谱进行对比,以确定样品的成分。

结果与讨论本实验选取了几种常见的有机化合物作为样品进行测试。

经过收集和分析光谱数据,观察到了特定的拉曼峰和强度变化。

通过与已知有机化合物的光谱进行对比,成功地确定了样品的成分。

实验结果表明,激光拉曼光谱技术在材料分析中具有很高的应用潜力。

结论本实验通过激光拉曼光谱技术成功地分析了不同样品的分子结构和化学成分。

实验结果表明,激光拉曼光谱技术是一种非常有效的分析工具,可以在材料科学、生物医学等领域中得到广泛应用。

通过进一步的研究和探索,我们可以进一步提高激光拉曼光谱技术的灵敏度和分辨率,以满足更高级别的科学研究需求。

参考文献•Smith, E., & Dent, G. (2005). Modern Raman spectroscopy: a practical approach. John Wiley & Sons.•Matousek, P., & Morris, M. D. (Eds.). (2012). Emerging Raman applications and techniques in biomedical and pharmaceutical fields (Vol. 113).Springer Science & Business Media.。

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告拉曼光谱实验报告引言拉曼光谱是一种非常重要的分析技术,它通过测量样品散射光的频移来提供关于分子结构和化学键信息。

本实验旨在通过拉曼光谱仪对几种常见物质进行分析,探索其分子结构和化学键的性质。

实验方法在本实验中,我们使用了一台高分辨率的拉曼光谱仪。

首先,我们准备了一系列样品,包括液态和固态物质。

然后,将样品放置在光谱仪的样品台上,并调整仪器参数以获得最佳的信号强度和分辨率。

接下来,我们使用激光器照射样品,并记录散射光的频移。

结果与讨论1. 液态样品我们首先对几种液态样品进行了拉曼光谱分析,包括水、乙醇和甲醇。

在水的拉曼光谱中,我们观察到了两个明显的峰,分别对应于O-H键的拉伸振动和弯曲振动。

乙醇和甲醇的拉曼光谱也显示出了类似的特征,但由于它们的分子结构不同,峰的位置和强度也有所不同。

2. 固态样品我们接下来对几种固态样品进行了拉曼光谱分析,包括红磷、二氧化硅和钙钛矿。

在红磷的拉曼光谱中,我们观察到了几个峰,这些峰对应于红磷晶格中的振动模式。

二氧化硅的拉曼光谱显示出了特征性的峰,这些峰对应于硅氧键的振动。

钙钛矿是一种具有复杂结构的材料,其拉曼光谱显示出了多个峰,这些峰对应于晶格振动和化学键的振动。

3. 分子结构分析通过对样品的拉曼光谱进行分析,我们可以获得有关分子结构和化学键的重要信息。

例如,在水的拉曼光谱中,O-H键的拉伸振动峰的位置可以提供关于氢键的信息。

在红磷的拉曼光谱中,振动模式的峰位可以揭示晶格结构的性质。

这些信息对于理解物质的性质和行为非常重要。

结论通过拉曼光谱实验,我们成功地对几种液态和固态样品进行了分析,并获得了有关它们分子结构和化学键的重要信息。

拉曼光谱技术在化学、材料科学和生物学等领域具有广泛的应用前景。

通过进一步的研究和探索,我们可以更深入地了解物质的性质和行为,为科学研究和工业应用提供更多的可能性。

致谢感谢实验室提供的设备和支持,以及指导老师对本实验的指导和帮助。

激光拉曼光谱实验报告

激光拉曼光谱实验报告

拉曼光谱实验报告一、实验原理1、拉曼散射的经典模型对于振幅矢量为0E ,角频率为0ω的入射光,分子受到该入射光电场作用时,将感应产生电偶极矩P ,一级近似下P A E =,。

A 是一个二阶张量(两个箭头表示张量),称为极化率张量,是简正坐标的函数。

对于不同频率的简正坐标,分子的极化率将发生不同的变化,光的拉曼散射就是由于分子的极化率的变化引起的。

根据泰勒定理将A 在平衡位置展开,可得()3600000101cos cos 2N k k k k kA P A E t Q t E q ωωωϕ-=⎛⎫∂ ⎪=+±±⎡⎤⎣⎦ ⎪∂⎝⎭∑ {}20,1......2k l k l k lAQ Q E q q ⎛⎫∂⎪++ ⎪∂∂⎝⎭∑ (2) 由(2)可以发现,000cos A E t ω表明将产生与入射光频率0ω相同的散射光,称之为瑞利散射光。

()0cos k k t ωωϕ±±⎡⎤⎣⎦表明,散射光中还存在频率与入射光不同,大小为0k ωω±的光辐射,即拉曼散射光。

且拉曼散射光一共可以有对称的3N-6种频率,但产生与否取决于极化率张量各分量对简正坐标的偏微商是否全为零。

2、 半经典理论解释拉曼散射频率为0ω的单色光,可以看做是具有能量0ω的光子,而光的散射是由于入射光子和散射物分子发生碰撞后,改变传播方向而形成的。

图2是光散射机制半经典解释的一个形象表述,图中i j E E 表示分子的两个振动能级,虚线表示的不是分子可能的状态,只是用以表示入射光子和散射光子的能量。

碰撞如果是弹性的,如图(2a )则二者不交换能量,光子只改变运动方向而频率和能量都没有改变,这就是瑞利散射。

而发生非弹性碰撞时,如图(2b ),光子和物质分子交换能量,可以看成是入射光子的湮灭和另一个不同能量散射光子的产生,与此同时,分子能量状态发生了跃迁,导致拉曼散射光产生。

当初态能级i E 低于末态能级j E 时产生斯托克斯拉曼散射,出射光子频率为0ij ωω-;而初态能级j E 高于末态能级i E 时产生反斯托克斯拉曼散射,出射光子频率为0ij ωω+。

拉曼光谱_实验报告

拉曼光谱_实验报告

一、实验目的1. 理解拉曼光谱的基本原理和实验方法。

2. 掌握拉曼光谱仪的使用方法。

3. 通过实验,学习如何分析拉曼光谱数据,并识别样品的分子结构。

二、实验原理拉曼光谱是一种分析物质分子结构的方法,通过研究分子振动、转动和散射等现象来获得分子振动频率的信息。

当单色光照射到样品上时,大部分光子会按照入射光的波长直接散射,这种散射称为瑞利散射。

而一小部分光子与样品分子相互作用后,散射光的波长发生变化,这种散射称为拉曼散射。

拉曼散射的强度与样品分子中振动模式的强度成正比,因此通过分析拉曼光谱图,可以确定样品的分子结构、化学组成和物理状态等信息。

三、实验仪器与材料1. 拉曼光谱仪2. 电脑主机和显示器3. 样品:苯、水、乙醇等4. 光谱数据处理软件四、实验步骤1. 将样品置于拉曼光谱仪的样品室中。

2. 打开光谱仪,调整仪器参数,如激光波长、激光功率、光谱范围等。

3. 进行拉曼光谱扫描,记录光谱数据。

4. 使用光谱数据处理软件对光谱数据进行处理和分析。

五、实验结果与分析1. 苯的拉曼光谱分析苯分子的拉曼光谱图显示了多个特征峰,其中C-H伸缩振动峰位于2915 cm^-1,C-H弯曲振动峰位于848 cm^-1,苯环骨架振动峰位于1600 cm^-1。

通过分析这些峰的位置和强度,可以确定苯分子的结构。

2. 水的拉曼光谱分析水的拉曼光谱图显示了两个特征峰,分别对应O-H伸缩振动和O-H弯曲振动,峰位分别为3650 cm^-1和1640 cm^-1。

这些峰的位置和强度可以用来确定水的分子结构和化学组成。

3. 乙醇的拉曼光谱分析乙醇分子的拉曼光谱图显示了多个特征峰,包括C-H伸缩振动峰、C-H弯曲振动峰、O-H伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。

通过分析这些峰的位置和强度,可以确定乙醇分子的结构。

六、实验结论通过本次实验,我们成功地进行了拉曼光谱实验,并掌握了拉曼光谱仪的使用方法和数据分析技巧。

实验结果表明,拉曼光谱是一种有效的分析分子结构的方法,可以用于研究样品的化学组成、物理状态和分子结构等信息。

激光拉曼实验报告

激光拉曼实验报告

激光拉曼及荧光光谱实验一、实验目的1、 了解激光拉曼的基本原理和基本知识以及用激光拉曼的方法鉴别物质成分和分子结构的原理;2、 掌握LRS – II 激光拉曼/荧光光谱仪的系统结构和操作方法;3、 研究四氯化碳CCL4、苯C 6H 6等物质典型的振动—转动光谱谱线特征。

二、实验原理2.1 基本原理分子有振动。

原子分双子的振动按经典力学的观点可以看成是简谐振子,其能量为A 是振幅,k 是力常数。

按照量子力学,简谐振子的能量是量子化的,t=0,1,2,3,···,是振动量子数,f 是振子的固有振动频率。

如果在同一电子态中,有振动能级的跃迁,那么产生的光子能量hf t t E E h )('12-=-=ν 波数为CO 在红外部分有4.67微米、2.35微米、1.58微米等光谱带,其倒数之比近似为1:2:3。

当Δt =1时,测得的ν~反映了分子键的强弱。

分子有转动。

双原子分子的转动轴是通过质心而垂直于联接二原子核的直线的。

按照经典力学,转动的动能是式中P 是角动量,I是转动惯量, 222211r m r m I += 可以证明IP I E 22122==ω222121r r m m m m I μ=+=222212121kA kx mv E =+=2121m m m m m +=hft E )21(+=mk f π21=,3,2,)(1~12ωωωωλν=∆=-'=-==t cft t hc E E上式中r1,r2和r分别代表两原子到转轴的距离及两原子之间的距离,μ称为约化质量。

按照量子力学,角动量应等于代入上式得此式可以从量子力学直接推得,J称为转动量子数。

当J=0,1,2,3,···等值时,相应的J(J+1)=0,2,6,12,···,所以能级的间隔是I h 22π的2,4,6,8,···倍。

7 实验七 激光拉曼光谱

7 实验七 激光拉曼光谱

激光拉曼光谱一、实验目的1、 了解激光拉曼的基本原理和基本知识以及用激光拉曼的方法鉴别物质成分和分子结构的原理;2、 掌握LRS –II 激光拉曼/荧光光谱仪的系统结构和操作方法;3、 研究四氯化碳CCL4典型的振动—转动光谱谱线特征。

二、实验仪器LRS –II 激光拉曼/荧光光谱仪、电脑等。

三、实验原理1.背景介绍1928年,印度物理学家拉曼(C.V.Raman )和克利希南(K.S.Krisman )实验发现,当光穿过液体苯时被分子散射的光发生频率变化,这种现象称为拉曼散射。

几乎与此同时,苏联物理学家兰斯别而格(ndsberg )和曼杰尔斯达姆(L.Mandelstamm )也在晶体石英样品中发现了类似现象。

在散射光谱中,频率与入射光频率0υ相同的成分称为瑞利散射,频率对称分布在0υ两侧的谱线或谱带01υυ±即为拉曼光谱,其中频率较小的成分01υυ-又称为斯托克斯线,频率较大的成分01υυ+又称为反斯托克斯线。

这种新的散射谱线与散射体中分子的震动和转动,或晶格的振动等有关。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。

拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。

因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征。

20世纪60年代激光的问世促进了拉曼光谱学的发展。

由于激光极高的单色亮度,它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。

而且基于新激光技术在拉曼光谱学中的使用,发展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的实验技术和手段。

拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源于分子的振动和转动。

它提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析,无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。

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激光拉曼光谱实验报告摘要:本实验研究了用半导体激光器泵浦的3Nd+:4YVO 晶体并倍频后得到的532nm 激光作为激发光源照射液体样品的4CCL 分子而得到的拉曼光谱,谱线很好地吻合了理论分析的4CCL 分子4种振动模式,且频率的实验值与标准值比误差低于2%。

又利用偏振片及半波片获得与入射光偏振方向垂直及平行的出射光,确定了各振动的退偏度,分别为0.013、0.853、0.869、0.940,和标准值0和0.75比较偏大。

关键词:拉曼散射、分子振动、退偏 一,引言1928年,印度物理学家拉曼(C.V.Raman )和克利希南(K.S.Krisman )实验发现,当光穿过液体苯时被分子散射的光发生频率变化,这种现象称为拉曼散射。

几乎与此同时,苏联物理学家兰斯别而格(ndsberg )和曼杰尔斯达姆(L.Mandelstamm )也在晶体石英样品中发现了类似现象。

在散射光谱中,频率与入射光频率0υ相同的成分称为瑞利散射,频率对称分布在0υ两侧的谱线或谱带01υυ±即为拉曼光谱,其中频率较小的成分01υυ-又称为斯托克斯线,频率较大的成分01υυ+又称为反斯托克斯线。

这种新的散射谱线与散射体中分子的震动和转动,或晶格的振动等有关。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。

拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。

因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征。

20世纪60年代激光的问世促进了拉曼光谱学的发展。

由于激光极高的单色亮度,它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。

而且基于新激光技术在拉曼光谱学中的使用,发展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的实验技术和手段。

拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源于分子的振动和转动。

它提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析,无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。

拉曼光谱的分析方向有定性分析、结构分析和定量分析。

本实验将用半导体激光器泵浦的3Nd+:4YVO 晶体并倍频后得到的532nm 激光作为激发光源研究液体样品的4CCL 分子的拉曼光谱。

二,实验原理1, 分子的振动由N 个原子组成的分子具有3N 个自由度。

由于分子质心有3个平移自由度,非线性分子有3个转动自由度,因此其余3N-6个自由度是描述分子中的原子振动的。

分子内原子的振动很复杂,但是总可以根据运动的分解和叠加原理吧分子的振动分解为3N-6种独立的振动,称为“简正振动”。

可以用“简正坐标”描述简正振动,3N-6中简正振动的简正坐标为1236(,,...,,...)i N q q q q -。

每个简正坐标都以它对应的简正频率振动着,()1cos ,1,2,...,36i i i q Q t i N ωϕ=+=- (1)四氯化碳的分子式为4CCL ,平衡时它的分子式一正四面体结构,碳原子处于正四面体的中央。

四个氯原子处于四个不相邻的顶角上,如图1所示,中间的A 原子即为碳原子。

它共有九个振动自由度,一个任意的振动可以分解成九种简正振动。

(1)四个CL 原子沿各自与C 的连线同时向内或向外运动(呼吸式),振动频率相当于波数V=458/cm (为了叙述方便,记为振动模式1)。

(2)四个Cl 原子沿垂直于各自与C 原子连线的方向运动并且保持重心不变,又分两种,在一种中,两个CL 在它们与C 形成的平面内运动;在另一种中,两个CL 垂直于上述平面而运动,由于两种情形中力常数相同,振动频率是简并的,相当于波数V=218/cm (记为振动模式2)。

(3)C 原子平行于正方体的一边运动,四个CL 原子同时平行于改变反向运动,分子重心保持不变,频率相当于波数V=776/cm ,为三重简并(记为振动模式3)。

(4)两个CL 沿立方体一面的对角线作伸缩运动,另两个在对面做位相向反的运动,频率相当于波数V=314/cm ,也是三重简并(记为振动模式4)。

2,拉曼散射的经典模型图 1 四氯化碳分子结构对于振幅矢量为0E ,角频率为0ω的入射光,分子受到该入射光电场作用时,将感应产生电偶极矩P ,一级近似下P A E =,。

A 是一个二阶张量(两个箭头表示张量),称为极化率张量,是简正坐标的函数。

对于不同频率的简正坐标,分子的极化率将发生不同的变化,光的拉曼散射就是由于分子的极化率的变化引起的。

根据泰勒定理将A 在平衡位置展开,可得()3600000101cos cos 2N k k k k kA P A E t Q t E q ωωωϕ-=⎛⎫∂ ⎪=+±±⎡⎤⎣⎦ ⎪∂⎝⎭∑ {}20,1......2k l k l k lAQ Q E q q ⎛⎫∂⎪++ ⎪∂∂⎝⎭∑ (2) 由(2)可以发现,000cos A E t ω表明将产生与入射光频率0ω相同的散射光,称之为瑞利散射光。

()0cos k k t ωωϕ±±⎡⎤⎣⎦表明,散射光中还存在频率与入射光不同,大小为0k ωω±的光辐射,即拉曼散射光。

且拉曼散射光一共可以有对称的3N-6种频率,但产生与否取决于极化率张量各分量对简正坐标的偏微商是否全为零。

2, 半经典理论解释拉曼散射频率为0ω的单色光,可以看做是具有能量0ω的光子,而光的散射是由于入射光子和散射物分子发生碰撞后,改变传播方向而形成的。

图2是光散射机制半经典解释的一个形象表述,图中i j E E 表示分子的两个振动能级,虚线表示的不是分子可能的状态,只是用以表示入射光子和散射光子的能量。

碰撞如果是弹性的,如图(2a )则二者不交换能量,光子只改变运动方向而频率和能量都没有改变,这就是瑞利散射。

而发生非弹性碰撞时,如图(2b ),光子和物质分子交换能量,可以看成是入射光子的湮灭和另一个不同能量散射光子的产生,与此同时,分子能量状态发生了跃迁,导致拉曼散射光产生。

当初态能级i E 低于末态能级j E 时产生斯托克斯拉曼散射,出射光子频率为0ij ωω-;而初态能级j E 高于末态能级i E 时产生反斯托克斯拉曼散射,出射光子频率为0ij ωω+。

根据统计分布规律,较高能级上的分子数低于低能级上的分子数,所以拉曼散射中,反斯托克斯线比斯托克斯线强度要小。

3, 拉曼散射的退偏度实验所测样品中,尤其是在液态与气态的介质中,分子的取向是无规则分布的。

一般情况下,如入射光为平面偏振光,散射光的偏振方向可能与入射光不同,而且还可能变为非完全偏振的。

这一现象称为散射光的“退偏”。

散射光的退偏往往与分子结构和振动的对称性有关。

拉曼散射光的偏振性完全取决于极化率张量。

非对称振动的分子,极化率张量是一个椭球,会随着分子一起翻滚,振荡的诱导偶极矩也将不断地改变方向。

为了定量描述散射光相对入射光偏振态的改变,引入退偏度的概念。

退偏度ρ即为偏振方向垂直和平行于入射光偏振方向的散射光强之比。

由理论分析可得,1号振动模式(振动频率相当于波数V=458/cm )的退偏度为0,其余三种振动模式的退偏度均为0.75。

三,实验内容及方法1,实验装置图3 实验装置示意图M 1—平面反射镜 M 2——凹面反射镜 P 1 P 2——偏振片P 3—半波片 L 1——聚光透镜 L 2——成像透镜组实验中使用半导体激光器泵浦的3YVO晶体并倍频后得到的波长为532nm激Nd :4光。

样品是液态CCL分子,装在样品池中。

光经透镜聚焦在样品池中心,成像透镜组对光4进行收集。

然后单色仪收集散射光,再使用光电倍增管和光子计数器吃力拉曼散射信号。

2,实验内容(1)调节光路,让足够多的散射光入射到单色仪中。

(2)测量CCL分子的拉曼散射光谱,分辨出各种振动模式。

4(3)确定拉曼谱线的退偏度。

实验中使用调节偏振片P1对光源进行起偏,使入射光成为平面偏振光,通过转动半波片P3改变偏振方向,这样可以实现对入射光和散射平面所成角度的控制。

对于出射光,可以通过调节偏振片P2控制出射光与散射平面所成的角度,这样便可以对退偏度进行测量。

四,数据处理及分析1,测量CCL分子的拉曼散射光谱并分辨出各种振动模式。

4下图即为实验中测量出的拉曼散射光谱。

图4 液态CCL分子的拉曼散射光谱4由图中可以看出一共有10个峰值,其中5号峰值,即强度最大的峰值对应的散射光即为瑞利散射。

出去瑞利散射,剩下的9个峰值正好对应理论分析中的9种振动。

由图中也可以明显地看出,瑞利散射左侧的反斯托克斯线的峰值高度要低于右侧的斯托克斯线。

从图中读出各个峰值,计算各个散射线与瑞利散射的频移,便可以判断出液态CCL分子的各种4振动模式。

表1CCL分子拉曼散射谱线的频移及振动模式的判断4从表中可以看出,在瑞利散射两侧对称的分布着4种振动(振动模式在实验原理中已经做了约定,表中做标记即可明显地看出其对称性),和理论分析的振动模式吻合,误差在允许范围内。

但是注意到其中9号线没有与之对应的振动模式,而在实验中却观察到了,此振动模式应该是由理论分析的4种振动耦合而来的。

再对表中相同的振动模式的振动频率进行一下平均结果如下:2,确定各拉曼谱线的退偏度(1)调节偏振片与半波片,使入射光平行于散射平面,出射光垂直于散射平面,这样出射光便垂直于入射光。

测量拉曼光谱,实验所得光谱与数据如下:表格2入射光平行于散射平面出射光垂直于散射平面的拉曼散射光谱的强度散射平面的拉曼散射光谱注:表中各个光辐射的序号沿用表1中的序号,以后的序号仍是这个顺序。

由图表可知,2号和8号光辐射基本已经没有了,特别是2号,在谱线中已经观察不到了,说明发生了退偏。

另外,1号光辐射也消失了,由于与之振动模式相同的10号线仍在,可以判定1号消失的原因是光强度太小,而不是发生了退偏。

(2)调节偏振片与半波片,使入射光平行于散射平面,出射光也平行于散射平面,这样出射光便垂直于入射光。

测量拉曼光谱,实验所得光谱与数据如下:表格3入射光平行于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光谱的强度图6 入射光平行于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光谱2号和8号光辐射基本消失,发生退偏。

(3)调节偏振片与半波片,使入射光垂直于散射平面,出射光平行于散射平面,这样出射光便垂直于入射光。

测量拉曼光谱,实验所得光谱与数据如下:表格 5入射光垂直于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光谱的强度图7入射光垂直于散射平面出射光平行于散射平面的拉曼散射光谱2号和8号光辐射基本消失,发生退偏。

(4)调节偏振片与半波片,使入射光垂直于散射平面,出射光垂直于散射平面,这样出射光是平行于入射光的。

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