拉曼散射的基本原理.
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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）。
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
Байду номын сангаас
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； 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；
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； 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
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
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
1. Raman散射
斯托克斯散射和反斯托克斯散射
Raman 散射的两种跃 E + h 1 0
迁能量差： 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 + ) 产生反斯托克斯线；弱 E0 V=0 Raman位移： Stokes Raman 散射光与入射 光频率差；
h0
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
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 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.
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。
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
谢谢!
谢谢!
谢谢!
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
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）。
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
Байду номын сангаас
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； 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；
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； 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
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
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
1. Raman散射
斯托克斯散射和反斯托克斯散射
Raman 散射的两种跃 E + h 1 0
迁能量差： 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 + ) 产生反斯托克斯线；弱 E0 V=0 Raman位移： Stokes Raman 散射光与入射 光频率差；
h0
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
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 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.
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。
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
谢谢!
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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