拉曼光谱简介
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5. 2 FT-Raman光谱 FT-Raman采用傅立叶变换技术对信号进行收集，多次累加来 提高信噪比，并用Nd：YAG 的近红外激光光源（钇铝石榴石
激光器，波长1064 nm）照射样品，大大减弱了荧光背景 。
和传统色散光谱仪不同的 是，FT-Raman光谱仪采 用近红外光源，没有分光 系统，而且检测器采用了 高灵敏度的铟镓砷探头 。
2
• 1960年代，激光技术的成熟极大的推动了
什么是拉曼效应呢？
光照射到物质上时会发生散射，大部分散射光的频率不变， 这部分光叫做瑞利散射。还有一小部分光的频率在散射后发 生了变化，频率的变化决定于散射物质的特性，这就是拉曼 效应。 拉曼光谱是入射光子和分子相碰
撞时，分子的振动能量或转动能
量和光子能量叠加的结果，利用 拉曼光谱可以把处于红外区的分 子能谱转移到可见光区来观测。 因此拉曼光谱作为红外光谱的补 充，是研究分子结构的有力武器。
曼分析的基础。
0 -
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3．拉曼光谱的特点
1）红外光谱反映的是分子永久偶极矩的变化，而拉曼光谱则 反映分子诱导偶极矩的改变；
诱导偶极距μ＝aE， a为极化率，E为电场强度。
2）一些在红外光谱中为弱吸收的谱带，在拉曼光谱中可能为 强谱带，从而有利于这些基团的检出 ；
3）拉曼光谱低波数方向的测定范围宽（40 cm-1），有利于
有对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼之一有活性，则
另一非活性；
2）互相允许法则
无对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼都是活性的 ； 3）互相禁止法则 少量分子的振动模式对红外和拉曼都是非活性的。
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O
1.0
4 -A M IN O B E N ZO IC A C ID -IR 4 -A m i n o b e n z o i c a c i d -R a m a n
有关，通常非极性分子及基团的振动导致分子变形，引起 极化率的变化，属拉曼活性；而红外吸收与分子永久偶极
矩的变化有关，一般极性分子及基团的振动引起永久偶极
矩的变化，因此属红外活性
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O=C=O
对称伸缩
偶极距不变无红外活性
O=C=O
反对称伸缩
偶极距变有红外活性
极化率变有拉曼活性 极化率不变无拉曼活性
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红外及拉曼光谱的经验法则判断 ： 1）互相排斥规则
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Ab so r b a n ce
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
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Biblioteka Baidu
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2000 Wavenumbers (cm-1)
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5．拉曼光谱实验技术
5．1 激光拉曼光谱 下图是一个传统色散型激光拉曼光谱仪的示意图：
该拉曼光谱仪的局限： 1）激发光源在可见光区，光
子能量较高，易产生荧光干 扰测定 ； 2）光栅分光导致波数的准 确度和重现性差； 3）逐点扫描，耗时长； 4）狭缝导致光通量小，信噪比低。
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B u ty ri c a c i d -R a m a n B U TY R IC A C ID -IR
拉曼光谱简介
张普敦
北京化工大学
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1. 拉曼效应的发现
• 上世纪初，光的波粒二象性提出； • 1923年，Smekal预言了光的非弹性散射； 光证明了光的非弹性散射的存在。之后几个
• 1928年，印度物理学家Raman用玻璃和太阳
月，苏联科学家Landsberg和Mandelstam也
独立地发现了这一效应。 • 1931年，Raman获得了诺贝尔物理学奖。 Raman光谱技术的发展。
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O H 3C OH
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CH3 O CH3
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提供重原子的振动信息 ； 4）由于水的散射光谱极弱，因此拉曼光谱特别适合于研究水 溶液体系 ； 5）固体样品可直接测定，无需制样。
5
4．与红外光谱的关系
共同点：二者都反映分子振动的信息。 不同点：其物理过程不同。
1）拉曼效应是光散射过程，因此是发射光谱，而红外光 谱是吸收光谱； 2）拉曼光谱来源于分子的诱导偶极矩，与分子极化率变化
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5．3 共振拉曼光谱（Resonance Raman Spectroscopy, RRS ） 激发频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时，即产生 拉曼共振，这一分子的拉曼线强度可增强一万到一百万倍，并 能观察到强度可与基频相比拟的泛频及组合振动光谱。 共振拉曼光谱的特点：
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2．拉曼光谱的原理
可用分子能级图简单说明。 拉曼位移： 即拉曼散射光的
E1 + h0 E2 + h0 h(0 - ) E1 V=1 h0 h(0 + ) h
频率变化u。
拉曼位移与入射
E0
V=0
ANTI-STOKES
光波长无关，仅
仅与分子的振动 有关 。这就是拉
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5. 2 FT-Raman光谱 FT-Raman采用傅立叶变换技术对信号进行收集，多次累加来 提高信噪比，并用Nd：YAG 的近红外激光光源（钇铝石榴石
激光器，波长1064 nm）照射样品，大大减弱了荧光背景 。
和传统色散光谱仪不同的 是，FT-Raman光谱仪采 用近红外光源，没有分光 系统，而且检测器采用了 高灵敏度的铟镓砷探头 。
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• 1960年代，激光技术的成熟极大的推动了
什么是拉曼效应呢？
光照射到物质上时会发生散射，大部分散射光的频率不变， 这部分光叫做瑞利散射。还有一小部分光的频率在散射后发 生了变化，频率的变化决定于散射物质的特性，这就是拉曼 效应。 拉曼光谱是入射光子和分子相碰
撞时，分子的振动能量或转动能
量和光子能量叠加的结果，利用 拉曼光谱可以把处于红外区的分 子能谱转移到可见光区来观测。 因此拉曼光谱作为红外光谱的补 充，是研究分子结构的有力武器。
曼分析的基础。
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3．拉曼光谱的特点
1）红外光谱反映的是分子永久偶极矩的变化，而拉曼光谱则 反映分子诱导偶极矩的改变；
诱导偶极距μ＝aE， a为极化率，E为电场强度。
2）一些在红外光谱中为弱吸收的谱带，在拉曼光谱中可能为 强谱带，从而有利于这些基团的检出 ；
3）拉曼光谱低波数方向的测定范围宽（40 cm-1），有利于
有对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼之一有活性，则
另一非活性；
2）互相允许法则
无对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼都是活性的 ； 3）互相禁止法则 少量分子的振动模式对红外和拉曼都是非活性的。
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矩的变化有关，一般极性分子及基团的振动引起永久偶极
矩的变化，因此属红外活性
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O=C=O
对称伸缩
偶极距不变无红外活性
O=C=O
反对称伸缩
偶极距变有红外活性
极化率变有拉曼活性 极化率不变无拉曼活性
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红外及拉曼光谱的经验法则判断 ： 1）互相排斥规则
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5．拉曼光谱实验技术
5．1 激光拉曼光谱 下图是一个传统色散型激光拉曼光谱仪的示意图：
该拉曼光谱仪的局限： 1）激发光源在可见光区，光
子能量较高，易产生荧光干 扰测定 ； 2）光栅分光导致波数的准 确度和重现性差； 3）逐点扫描，耗时长； 4）狭缝导致光通量小，信噪比低。
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拉曼光谱简介
张普敦
北京化工大学
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1. 拉曼效应的发现
• 上世纪初，光的波粒二象性提出； • 1923年，Smekal预言了光的非弹性散射； 光证明了光的非弹性散射的存在。之后几个
• 1928年，印度物理学家Raman用玻璃和太阳
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提供重原子的振动信息 ； 4）由于水的散射光谱极弱，因此拉曼光谱特别适合于研究水 溶液体系 ； 5）固体样品可直接测定，无需制样。
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4．与红外光谱的关系
共同点：二者都反映分子振动的信息。 不同点：其物理过程不同。
1）拉曼效应是光散射过程，因此是发射光谱，而红外光 谱是吸收光谱； 2）拉曼光谱来源于分子的诱导偶极矩，与分子极化率变化
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5．3 共振拉曼光谱（Resonance Raman Spectroscopy, RRS ） 激发频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时，即产生 拉曼共振，这一分子的拉曼线强度可增强一万到一百万倍，并 能观察到强度可与基频相比拟的泛频及组合振动光谱。 共振拉曼光谱的特点：
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2．拉曼光谱的原理
可用分子能级图简单说明。 拉曼位移： 即拉曼散射光的
E1 + h0 E2 + h0 h(0 - ) E1 V=1 h0 h(0 + ) h
频率变化u。
拉曼位移与入射
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ANTI-STOKES
光波长无关，仅
仅与分子的振动 有关 。这就是拉
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