激光拉曼散射光谱法.pptx

第3章 激光拉曼散射光谱法laser Raman spectroscopy
拉曼光谱是一种散射光谱
牛牛文库文档分享
牛牛文库文档分享
拉曼散射光谱的基本概念
拉曼散射：拉曼光谱为散射光谱。当一束频率为 0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以透过，％的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞，即在碰撞时有能量交换，这种光散射称为拉曼散射；
瑞利散射：若入射光与样品分子之间发生弹性碰撞，即两者之间没有能量交换，这种光散射称为瑞利散射。
牛牛文库文档分享
一、激光拉曼光谱基本原理principle of Raman spectroscopy
Rayleigh散射：
弹性碰撞；无能量交换，仅改变方向；
Raman散射：
非弹性碰撞；方向改变且有能量交换；
Rayleigh散射
Raman散射
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
获得能量后，跃迁到激发虚态。
（1928年印度物理学家 Raman C V 发现；1960年快速发展）
牛牛文库文档分享
处于振动基态E0的分子受入射光hν0的作用激发而跃迁到一个受激虚态。因为这个受激虚态是不稳定的能级（实际上是不存在的），所以分子立即跃迁回基态E0 ，此过程对应于弹性碰撞，为瑞利射线。
同样处于激发态E1的分子受入射光子hν0的激发而跃迁到受激虚态，因为虚态是不稳定的而立即跃迁回到激发态E1，此过程对应于弹性碰撞，为瑞利射线。
牛牛文库文档分享
处于虚态的分子也可能跃迁回到激发态E1，此过程对应于非弹性碰撞，光子的部分能量传递给分子，使光子的频率降低，为拉曼散射的斯托克斯线。
处于虚态的分子也可能跃迁回到基态E0，此过程对应于非弹性碰撞，光子从分子的振动得到部分能量，使其频率增加，为拉曼散射的反斯托克斯线。
牛牛文库文档分享
1. Raman位移
定义：斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差
特点：拉曼位移的大小和分子的跃迁能级差一样
对不同物质： 不同；
对同一物质： 与入射光频率无关；
表征分子振-转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据；
拉曼位移的大小与入射光的频率无关，只与分子的能级结构有关
范围为：40~4000cm-1，因此入射光的能量应大于分子振动跃迁所需能量，小于电子能级跃迁的能量。
拉曼光谱的参数指标
牛牛文库文档分享
对于同一分子能级，斯托克斯线和反斯托克斯线的拉曼位移应该 相等，而且跃迁的几率也相等。
斯托克斯线的频率比入射光的低，而反斯托克斯线的频率比入射光的高，二者分布在瑞利线的两侧。
常温下分子大多处于振动基态，处于激发态的分子很少，因此，斯托克斯线强于反斯托克斯线。所以在一般拉曼光谱分析中，都采用斯托克斯线研究拉曼位移。
2. Raman位移强度
与样品分子的浓度成正比
牛牛文库文档分享