海南大学：《分析化学》课程PPT教学课件（仪器分析）第11章 拉曼光谱分析法（Laser Raman Spectroscopy）

第11章激光拉曼光谱分析 (Laser Raman Spectroscopy) §11-1拉曼光谱原理 §11-2拉曼光谱与红外光谱的关系 §11-3激光拉曼光谱仪 §11-4激光拉曼光谱的应用

§11-1 拉曼光谱原理 §11-2 拉曼光谱与红外光谱的关系 §11-3 激光拉曼光谱仪 §11-4 激光拉曼光谱的应用 第11章 激光拉曼光谱分析 (Laser Raman Spectroscopy)

§11-1拉曼光谱原理 00s 一、 概述 三、拉曼光谱图 1、瑞利散射与拉曼散射 2、拉曼光谱图 3、拉曼光谱与分子极化率的关系 三、去偏振度 四、共振拉曼效应

§11-1 拉曼光谱原理 一、概述 二、拉曼光谱图 1、瑞利散射与拉曼散射 2、拉曼光谱图 3、拉曼光谱与分子极化率的关系 三、去偏振度 四、共振拉曼效应

§11-1 拉曼光谱原理 0 一、概述 ■ C.V.Raman,the Indian physicist 1930 Nobel Prize 散射光谱（拉曼散射） 分子振动与转动光谱 ■ 拉曼光谱分析技术是以拉曼散射为基础建立起 来的分子结构表征技术 主要适用于有机物官能团定性和结构分析，与红外光谱 类似，但特点不同

◼ 散射光谱（拉曼散射） ◼ 分子振动与转动光谱 ◼ 拉曼光谱分析技术是以拉曼散射为基础建立起 来的分子结构表征技术 ◼ C.V.Raman，the Indian physicist 1930 Nobel Prize §11-1 拉曼光谱原理 一、概述 主要适用于有机物官能团定性和结构分析，与红外光谱 类似，但特点不同

拉曼光谱的发展： 是印度物理学家拉曼(C.V.Raman)于1928年首次发 现（获1930年诺贝尔物理学奖）。 1928~1940年，受广泛重视，曾是研究分子结构的主 要手段。 1940~1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因 为拉曼效应太弱（约为入射光强的106），且对被测样 品要求高，同时红外技术的进步和商品化得到发展。 1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由 于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼 光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求 的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉 曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者重视

拉曼光谱的发展： ◼ 是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发 现（获1930年诺贝尔物理学奖）。 ◼ 1928～1940年，受广泛重视，曾是研究分子结构的主 要手段。 ◼ 1940～1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因 为拉曼效应太弱（约为入射光强的10-6），且对被测样 品要求高，同时红外技术的进步和商品化得到发展。 ◼ 1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由 于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼 光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求 的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉 曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者重视

二、拉曼光谱图 1、瑞利散射与拉曼散射 光线通过试样，透射仍为主体； 由于波长远小于粒径，小部分散射 (垂直方向观测) 散射过程有两种： 瑞利散射，不变 拉曼散射，变 ①：散射光的波长与入射光相同。 弹性碰撞无能量交换。一瑞利散射 ②：瑞利散射波长两侧还有散射光，非弹性碰 撞，有能量交换，波长有变化。→拉曼散射

1、瑞利散射与拉曼散射 光线通过试样，透射仍为主体； 由于波长远小于粒径，小部分散射（垂直方向观测）。 散射过程有两种： ①：散射光的波长与入射光相同。 弹性碰撞无能量交换。→瑞利散射 瑞利散射λ不变 ②：瑞利散射波长两侧还有散射光，非弹性碰 撞，有能量交换，波长有变化。 → 拉曼散射 拉曼散射λ变 二、拉曼光谱图

增大 心减小 拉量散射全 祥品 透过光入不变 池 瑞利散射不金

样 品 池 透过光λ不变 瑞 利 散 射 λ 不 变 拉 曼 散 射 λ 变 λ 增 大 λ 减 小

Rayleigh Ra▣an 散射 救射 丝态 二二S 受激崖态不稳定， 很快(10-8s)跃回基态 大郡分能量不变，小部分产生位移。 室湿时处子激发态的令子比基态的多子数少， Anti-stocke线也选弱于stocks孩。 温意升高，反斯花克斯孩增加。 图8,1 Ray1eih散射和拉曼散射

受激虚态不稳定，很快(10-8s)跃回基态 大部分能量不变，小部分产生位移。 室温时处于激发态的分子比基态的分子数少， Anti-stocke线也远弱于stocks线。 温度升高，反斯托克斯线增加

散射示意图 Anti-Stocks?线 Stocks线 温度升高 概率大！ 3振电 0级态 Rayleigh散射 Raman 散射

散射示意图 0 1 2 3 e 电 子 基 态 振 动 能 级 e e Rayleigh 散射 e e e Raman 散射 Stocks线 Anti-Stocks线 温度升高 概率大！

2、 拉曼光谱图 cCl4的散射光谱 Rayleigh scattering 459 Stocks lines -314 anti-Stockes -218 lines 218 314 459 -400 -200 0 200 400 △v/cm

CCl4的散射光谱 Stocks lines anti-Stockes lines Rayleigh scattering Δν/cm-1 2、 拉曼光谱图

cCI4的拉曼光谱 10000 456 便携式仪器实测图 8000 (Stocks线) 311 型 6000 翼 4000 217 可见，拉曼光谱观测的是相对于入射光频率 的位移（用波数表示） 100 200 300 400 500 600 △v/cm-1

0 2000 4000 6000 8000 10000 0 100 200 300 400 500 600 Δν/cm-1 相对强度 217 311 456 CCl4的拉曼光谱 便携式仪器实测图 （Stocks线） 可见，拉曼光谱观测的是相对于入射光频率 的位移（用波数表示）