激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)報(bào)告- 阿布都卡衣木·阿布都拉

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)報(bào)告-阿布都卡衣木·阿布都拉11180126近代物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院數(shù)理與信息工程學(xué)院班級(jí)物理111班姓名學(xué)號(hào)時(shí)間激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)報(bào)告摘要：本實(shí)驗(yàn)研究了用半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd3?：YVO4晶體并倍頻后得到的532nm激光作為激發(fā)光源照射液體樣品的CCL4分子而得到的拉曼光譜，確定了各個(gè)峰的退偏度，0

2、.929752、0.629412、0.873846、0.741176、0.884774、0.757774關(guān)鍵詞:拉曼散射、分子振動(dòng)、退偏一、引言1928年，印度物理學(xué)家拉曼（C.V.Raman）和克利希南（K.S.Krisman）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光穿過(guò)液體苯時(shí)被分子散射的光發(fā)生頻率變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為拉曼散射。幾乎與此同時(shí)，蘇聯(lián)物理學(xué)家蘭斯別而格（G.Landsberg）和曼杰爾斯達(dá)姆（L.Mandelstamm）也在晶體石英樣品中發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似現(xiàn)象。在散射光譜中，頻率與入射光頻率?0相同的成分稱(chēng)為瑞利散射，頻率對(duì)稱(chēng)分布在?0兩側(cè)的譜

3、線或譜帶?0??1即為拉曼光譜，其中頻率較小的成分?0??1——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------又稱(chēng)為斯托克斯線，頻率較大的成分?0??1又稱(chēng)為反斯托克斯線。這種新的散射譜線與散射體中分子的震動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，或晶格的振動(dòng)等有關(guān)。拉曼效應(yīng)是單色光與分子或晶體物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一種非彈性散射現(xiàn)象。拉曼譜線的數(shù)

4、目，位移的大小，譜線的長(zhǎng)度直接與試樣分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)。因此，與紅外吸收光譜類(lèi)似，對(duì)拉曼光譜的研究，也可以得到有關(guān)分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的信息。目前拉曼光譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的鑒定，分子結(jié)構(gòu)的研究譜線特征。20世紀(jì)60年代激光的問(wèn)世促進(jìn)了拉曼光譜學(xué)的發(fā)展。由于激光極高的單色亮度，它很快被用到拉曼光譜中作為激發(fā)光源。而且基于新激光技術(shù)在拉曼光譜學(xué)中的使用，發(fā)展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段。拉曼光譜分析技術(shù)是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù),其信號(hào)來(lái)源于分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。它提供快速

5、、簡(jiǎn)單、可重復(fù)、且更重要的是無(wú)損傷的定性定量分析，無(wú)需樣品準(zhǔn)備，樣品可直接通過(guò)光纖探頭或者通過(guò)玻璃、石英、和光纖測(cè)量。拉曼光譜的分析方向有定性分析、結(jié)構(gòu)分析和定量分析。本實(shí)驗(yàn)將用半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd3?：YVO4晶體并倍頻后得到的532nm激光作為激發(fā)光源研究液體樣品的CCL4分子的拉曼光譜。二、實(shí)驗(yàn)原理1.分子的振動(dòng)由N個(gè)原子組成的分子具有3N個(gè)自由度。由于分子質(zhì)心有3個(gè)平移自由度，非線性分子有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，因此其余3N-6——————————————————————————————————————----------

6、--------------------------------------------------------------------------------------個(gè)自由度是描述分子中的原子振動(dòng)的。分子內(nèi)原子的振動(dòng)很復(fù)雜，但是總可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解和疊加原理吧分子的振動(dòng)分解為3N-6種獨(dú)立的振動(dòng)，稱(chēng)為“簡(jiǎn)正振動(dòng)”?？梢杂谩昂?jiǎn)正坐標(biāo)”描述簡(jiǎn)正振動(dòng)，3N-6中簡(jiǎn)正振動(dòng)的簡(jiǎn)正坐標(biāo)為(q1,q2,...,qi,...q3N?6)。每個(gè)簡(jiǎn)正坐標(biāo)都以它對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)正頻率振動(dòng)著，qi?Qicos??it??1?,i?1,2,...,3N

7、?6（1）四氯化碳的分子式為CCL4，平衡時(shí)它的分子式一正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子處于正四面體的中央。四個(gè)氯原子處于四個(gè)不相鄰的頂角上，如圖1所示，中間的A原子即為碳原子。它共有九個(gè)振動(dòng)自由度，一個(gè)任意的振動(dòng)可以分解成九種簡(jiǎn)正振動(dòng)。圖1四氯化碳分子結(jié)構(gòu)（1）四個(gè)CL原子沿各自與C的連線同時(shí)向內(nèi)或向外運(yùn)動(dòng)（呼吸式），振動(dòng)頻率相當(dāng)于波數(shù)V=458/cm（為了敘述方便，記為振動(dòng)模式1）。（2）四個(gè)Cl原子沿垂直于各自與C原子連線的方向運(yùn)動(dòng)并且保持重心不變，又分兩種，在一種中，兩個(gè)CL在它們與C形成的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；在另一種中，兩個(gè)CL垂直于

8、上述平面而運(yùn)動(dòng)，由于兩種情形中力常數(shù)相同，振動(dòng)頻率是簡(jiǎn)并的，相當(dāng)于波數(shù)V=218/cm（記為振動(dòng)模式2）。（3）C原子平行于正方體的一邊運(yùn)動(dòng)，四個(gè)CL原子同時(shí)平行于改變反向運(yùn)動(dòng)，分子重心保持不變，頻率相當(dāng)于波數(shù)V=776/cm，為三重簡(jiǎn)并（記為振動(dòng)模式3）?！?/p>