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)
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