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1、第二章激光拉曼光譜紅外－拉曼1概述2拉曼效應(yīng)3拉曼光譜儀4拉曼光譜圖5紅外與拉曼比較11概述紅外－拉曼1800年，英國(guó)科學(xué)家W.Herschel在測(cè)色溫時(shí)(即波長(zhǎng)越長(zhǎng)，所具有的溫度越高)，發(fā)現(xiàn)了紅外光，Infra－Red。由于存在紅外非活性的問題，因此人們又繼續(xù)研究探索，在1928年的時(shí)候，由印度科學(xué)家V.C.Raman發(fā)現(xiàn)了拉曼效應(yīng)，并獲得1930年度Nobel物理獎(jiǎng)。22拉曼效應(yīng)（1）紅外－拉曼1）瑞利散射一個(gè)頻率為?的單色光（一般為可見光），當(dāng)不被物體吸收時(shí)，大部分將保持原來的方向穿過物體，但大約有1/105——1/103的光被散射到各個(gè)方向。并且在與入射光垂直的方向，可以看到這種
2、散射光。1871年科學(xué)家Rayleigh發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，因此稱之為瑞利散射。該種散射為彈性碰撞，光的頻率不變。波長(zhǎng)較短的光，其瑞利散射強(qiáng)一些。這也是天空呈現(xiàn)藍(lán)色的原因(日光中藍(lán)光的瑞利散射是紅光強(qiáng)度的10倍)。3WhenChandrasekharVenkataRamanwasborninTrichinopoly,Madras,IndiaonNovember7,1888,therewaslittleopportunityforinhabitantsofthecountrytopursuescientificresearchasacareer.Yet,thissetbackdidnothin
3、derRaman,thesonofacollegelecturerandthesecondofeightchildren.Instead,throughouthislifetimeRamanwouldconsistentlycreatehisownopportunities,atthesametimechangingthescientificclimateofIndiaandheighteningtheprospectsofhiscountrymen.42拉曼效應(yīng)（2）紅外－拉曼2）拉曼散射當(dāng)單色光照射在樣品上，發(fā)生瑞利散射的同時(shí)，總發(fā)現(xiàn)有1％左右的散射光頻率與入射光不同。把頻率與入射光
4、頻率不等的這部分效應(yīng)命名為拉曼效應(yīng)（喇曼效應(yīng)）。52拉曼效應(yīng)（3）紅外－拉曼62拉曼效應(yīng)（4）紅外－拉曼若入射光的波數(shù)為?0，則拉曼散射的?0???i。又稱之為拉曼位移。E1為分子的基態(tài)；E2為除基態(tài)以外的某一能級(jí)（如某一振動(dòng)態(tài)）E3和E3’為該分子的受激虛態(tài)之能級(jí)。72拉曼效應(yīng)（5）紅外－拉曼1）處于基態(tài)E1的分子受入射光子h?0的激發(fā)，躍遷到受激虛態(tài)E3，而后又回到基態(tài)E1。或者E2的分子激發(fā)到E3’，很快又回到E2，這兩種情況下，能量都沒有改變，這種彈性碰撞稱之為瑞利散射，散射光的波數(shù)等于入射光的波數(shù)。82拉曼效應(yīng)（6）紅外－拉曼2）處于基態(tài)E1的分子受激發(fā)，躍遷到受激虛態(tài)E3，而
5、后又回到基態(tài)E2（而非E1）。分子的能量損失了E2－E1＝h?‘。這種非彈性碰撞稱之為斯托克斯散射（Stokes）。散射波的波數(shù)等于?0-?’92拉曼效應(yīng)（7）紅外－拉曼3）處于E2的分子受激發(fā)，躍遷到受激虛態(tài)E3’，而后又回到E1。分子的能量增加了E2－E1＝h?‘。這種非彈性碰撞稱之為反斯托克斯散射（Anti－Stokes）。散射波的波數(shù)等于?0＋?’102拉曼效應(yīng)（8）紅外－拉曼斯托克斯散射和反斯托克斯散散統(tǒng)稱為拉曼散射。實(shí)際上，反斯托克斯散射的強(qiáng)度比較大，因此在拉曼光譜測(cè)定上習(xí)慣采用反斯托克斯散射。112拉曼效應(yīng)（9）紅外－拉曼圖中的E2為除基態(tài)以外的某一能級(jí)，可以是分子的任何一
6、個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)或者振動(dòng)能級(jí)，因此分子產(chǎn)生的拉曼散射可以有多個(gè)不同的波數(shù)。122拉曼效應(yīng)（10）紅外－拉曼132拉曼效應(yīng)（11）紅外－拉曼142拉曼效應(yīng)（12）紅外－拉曼WhatisRamanspectroscopy?RamanspectroscopyisbasedupontheRamaneffectwhichmaybedescribedasthescatteringoflightfromagas,liquidorsolidwithashiftinwavelengthfromthatoftheusuallymonochromaticincidentradiation.152拉曼效應(yīng)（13）紅外
7、－拉曼Whenatransparentmediumwasirradiatedwithanintensesourceofmonochromaticlight,andthescatteredradiationwasexaminedspectroscopically,notonlyislightoftheexcitingfrequency,n0,observed(Rayleighscattering),butalsosomeweakerb
