拉曼散射的基本原理

红外光谱
光谱范围：400-4000cm-1
光源：Nernst灯或硅碳棒； 样品池：可透过红外的NaCl、KBr、CsI、 KRS-5(TlI 58%, TlBr 42%)等材料制成 窗片 水溶液、单晶和聚合物的检测比较困难； 不可以用水做溶剂；
测定粉末、单晶、聚合物及水溶液； 可以用水做溶剂； 样品可盛于玻璃瓶、毛细管等容器中直接测 定； 固体样品可直接测定；
Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science
拉曼散射基本原理
光的散射现象
散射光： 一束单色光进入透明介质（气、液、固）在透射和反射方向以外所出现的光。 散射光分类： 尘埃小颗粒的丁泽尔散射
不能用玻璃容器测定；
需要研磨制成KBr压片；
拉曼散射基本原理
去偏振度的测定
去偏振度： （P：偏振入射光作用于物质分子，所产生的 拉曼散射光与原入射光去偏振的程度） 在入射光是偏振光的情况下，P在0与3/4之间， P →0 ，分子的对称性越高 P→3/4，分子为不对称结构
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晶体的Brillouin散射
等离子体对光的散射 自由电子对光的散射（康普顿-吴有训效应） 分子的瑞丽（Rayleigh）和拉曼散射
拉曼散射基本原理
瑞丽与拉曼散射
拉曼散射基本原理
瑞丽与拉曼散射 激发虚态 E1 + h0 h0 E1 E0
Rayleigh散射
h(0 - )
E0 + h0
h0 h0 V=1 V=0
hຫໍສະໝຸດ Baidu0
h(0 + ) h
anti-Stokes
拉曼散射基本原理
与红外光谱的比较 相同点：都是分子振动产生的，同属于分子光谱。 不同点：
1、机理：红外光谱：分子对红外光的特征吸收
红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带. 分子非对称振动和极性基团振动 产生永久偶极矩→红外活性 拉曼光谱：分子对光的散射 拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 分子对称性振动和非极性基团振动→极化率改变 →拉曼活性
拉曼散射基本原理
与红外光谱的比较
判断分子拉曼或红外活性的规则： 1、相互排斥规则：
凡具有对称中心的分子，若其分子振动对拉曼是活性的，则 其对红外就是非活性的，反之亦然。
2、相互允许规则： 凡是没有对称中心的分子， 其红外和拉曼都是活性的。 3、相互禁阻规则： 对于少数分子振动，其红外和拉曼都是非活性的。
Raman散射
h0 +
h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0， E1 + h0激发虚态；
拉曼散射基本原理
斯托克斯散射和反斯托克斯散射
1. Raman散射
Raman 散射的两种跃迁 E + h 1 0
能量差： E0 + h0 E=h(0 - ) 产生斯托克斯线； h(0 - ) 常温基态分子多；强 E1 V=1 ； E=h(0 + ) E0 V=0 产生反斯托克斯线； Stokes 弱 Raman位移： Raman 散射光与入射光
拉曼散射基本原理
与红外光谱的比较 2、谱图 ：红外光谱：基团；拉曼光谱：分子骨架测定；
C-H
拉曼散射基本原理
与红外光谱的比较
大多数有机化合物具有不完全的对称性，因此它的振动方式对于红外和拉曼都是 活性
C-H
C=C
C-C
拉曼散射基本原理
与红外光谱的比较 拉曼光谱
光谱范围：40-4000cm-1
光源：汞灯或激光； 样品池：玻璃、石英；
讲课内容
拉曼散射基本原理
时间和发现人?
1928 年，印度科学家C.V Raman 首先在CCl4光谱 中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长 会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色 发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信 息，因此这种效应命名为Raman效应（Raman散射）。