拉曼光譜儀分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼(Raman)所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉(zhuǎn)動方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。
分子能級與分子光譜
分子運動包括整體的平動、轉(zhuǎn)動、振動及電子的運動。分子總能量可近似為這些運動的能量之和，分別是分子的平動能、振動能、轉(zhuǎn)動能和電子運動能。除平動能外，其余三項都是量子化的，統(tǒng)稱分子內(nèi)部運動能。
分子光譜產(chǎn)生于分子內(nèi)部運動狀態(tài)的改變。分子有不同的電子能級，每個電子能級又有不同的振動能級。而每個振動能級又有不同的轉(zhuǎn)動能級。
一定波長的電磁波作用于分子，引起分子相應(yīng)能級的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長位于紫外-可見光區(qū)，故稱紫外-可見光譜。
電子能級躍遷伴有振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜，振動能級躍遷的同時伴有轉(zhuǎn)動能級的躍遷。
紅外吸收和拉曼散射光譜是分子的振動-轉(zhuǎn)動光譜。用遠紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉(zhuǎn)動能級的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動光譜。近紅外區(qū)伴隨的是X-H或多鍵振動的倍頻和合頻。
拉曼散射
拉曼散射是分子對光子的一種非彈性散射效應(yīng)。當(dāng)用一定頻率的激發(fā)光照射分子時，一部分散射光的頻率和入射光的頻率相等。這種散射是分子對光子的一種彈性散射。
只有分子和光子間的碰撞為彈性碰撞，沒有能量交換時，才會出現(xiàn)這種散射。該散射稱為瑞利散射。還有一部分散射光的頻率和激發(fā)光的頻率不等，這種散射成為拉曼散射。
Raman散射的幾率極小，Raman散射也僅占整個散射光的千分之幾，而弱的甚至小于萬分之一。
處于振動基態(tài)的分子在光子的作用下，激發(fā)到較高的、不穩(wěn)定的能態(tài)(稱為虛態(tài))，當(dāng)分子離開不穩(wěn)定的能態(tài)，回到較低能量的振動激發(fā)態(tài)時，散射光的能量等于激發(fā)光的能量減去兩振動能級的能量差。
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