《材料研究方法 Solid State Physics》课程教学资源（讲义）拉曼光谱课件（1/3）

拉曼光谱（一） 向斌 中科大材料工程系

拉曼光谱(一) 向 斌 中科大材料工程系

主要参考书 1朱自莹、顾仁敖、陆天虹，拉曼光谱在化学中的应用。 沈阳：东北大学出版社，1998。 2方容川，固体光谱学. 中国科学技术大学出版社，2001。 3程光煦，拉曼布里渊散射一原理及应用 北京：科学出版社，2001。 4张光寅，蓝国祥，王玉芳， 晶格振动光谱学，（第二版）2001。 5张明生 激光光散射谱学科学出版社，2008 6吴国祯 拉曼谱学峰强中的信息、 科学出版社，2007

主要参考书 4 张光寅，蓝国祥，王玉芳， 晶格振动光谱学，（第二版）2001。 1 朱自莹、顾仁敖、陆天虹，拉曼光谱在化学中的应用。 沈阳：东北大学出版社，1998。 2 方容川，固体光谱学. 中国科学技术大学出版社，2001。 3 程光煦，拉曼 布里渊散射—原理及应用 北京：科学出版社，2001。 5 张明生 激光光散射谱学 科学出版社, 2008 6 吴国祯 拉曼谱学-峰强中的信息 科学出版社, 2007

拉曼光清的发现 19纪8年，印度物理学家拉曼（乙hwd发现当光 与分子相互作用后，一部分光的波长会发生改变（额 色发生变化)，通过对这些额色发生变化的散射光的 研完，可以得到分子结构信息，因此这种致应命名 为Raman敦应。并因此他于1930年获诺贝尔物理学奖。 C.V.Raman an Indian Physicist

拉曼光谱的发现 C.V. Raman an Indian Physicist 1928年，印度物理学家拉曼(C.V. Raman) 发现当光 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)，通过对这些颜色发生变化的散射光的 研究，可以得到分子结构信息，因此这种效应命名 为Raman效应。并因此他于1930年获诺贝尔物理学奖

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显微镜 拉曼滤光 狭缝 光摄 CCD检测器 样品 00 扩束器 激光 拉曼光谱仪光路图

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CCI PM 00 @stokes FT-Raman spectrometer

w0 wStokes CCD-Camera PM FT-Raman spectrometer

·光是一种电磁波，具有波粒二象性 光量子（即光子）的能量与电磁辐射的频率有关，其数学表达式为： E=hv 式中， E-辐射的光量子的能量，J h-普朗克常数，6.63*1034J·s v-辐射的光量子的频率，Hz 若用波长表示，则光子的能量与其波长的关系的数学表达式为： E=hy=hc/λ 式中， E,h,v,同上 c-光速，3*108m/s 入-辐射的光量子的波长，m

• 光是一种电磁波，具有波粒二象性 • 光量子（即光子）的能量与电磁辐射的频率有关，其数学表达式为： 式中， E – 辐射的光量子的能量， J h – 普朗克常数，6.63*10-34 J · s v – 辐射的光量子的频率， Hz E = h • 若用波长表示，则光子的能量与其波长的关系的数学表达式为： E = h = hc / 式中， E，h，v，同上 c – 光速，3*108 m/s λ – 辐射的光量子的波长， m

1.拉曼光谱原理 ◆光是电磁辐射，其作用于物质，光子与物质分子发生碰撞时，产生散射光。 ◆当一束频率为V,的单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变方向发 生散射，而光的频率仍与激发光的频率相同，弹性碰撞，这种散射称为瑞利散射。 ◆约占总散射光强度的106~1010的散射，不仅改变了光的传播方向，而且散射光的频率也改变了， 不同于激发光的频率，非弹性碰撞，称为拉曼散射。 ◆拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射，频率增加的散射称为反斯托克斯散射，斯托克斯散射 通常要比反斯托克斯散射强得多，拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射，也统称为拉曼散 射。 ◆散射光与入射光之间的频率差V称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本 身的结构有关。 ◆拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。 ◆拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，△E反映了指定能级 的变化，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据

1. 拉曼光谱原理 ◆ 光是电磁辐射，其作用于物质，光子与物质分子发生碰撞时，产生散射光。 ◆ 当一束频率为V0的单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变方向发 生散射，而光的频率仍与激发光的频率相同，弹性碰撞，这种散射称为瑞利散射。 ◆ 约占总散射光强度的 10-6～10-10的散射，不仅改变了光的传播方向，而且散射光的频率也改变了， 不同于激发光的频率，非弹性碰撞，称为拉曼散射。 ◆ 拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射，频率增加的散射称为反斯托克斯散射，斯托克斯散射 通常要比反斯托克斯散射强得多，拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射，也统称为拉曼散 射。 ◆ 散射光与入射光之间的频率差V称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本 身的结构有关。 ◆ 拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。 ◆ 拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，ΔE反映了指定能级 的变化，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据