拉曼光谱是一种非弹性散射光谱,其原理基于光和物质的相互作用。当一束光照射到物质表面时,会发生散射。根据能量是否交换,散射可分为弹性碰撞(瑞利散射)和非弹性碰撞(拉曼散射)。
拉曼散射原理:
入射光与物质的相互作用 :入射光照射到物质表面后,部分光会被物质吸收并重新发射,部分光则以散射的形式离开物质。能量交换:
在非弹性碰撞中,入射光与物质之间会发生能量交换。如果入射光从物质中吸收能量,则散射光的频率会增加,称为反斯托克斯拉曼散射;如果物质释放能量给入射光,则散射光的频率会减少,称为斯托克斯拉曼散射。
拉曼散射的特点:
拉曼散射光与入射光的频率不同,这种频率差称为拉曼频移。拉曼散射光的强度通常较弱,只有瑞利散射光的10^-6至10^-10,因此需要使用信号增强技术来提高检测灵敏度。
应用
拉曼光谱技术因其非破坏性、无需样品制备、高灵敏度等优点,广泛应用于化学、物理学、生物学和医学等领域。它可以提供丰富的分子结构信息,如分子振动和转动能级结构,从而鉴别物质和分析物质的性质。
结论:
拉曼光谱是一种基于分子振动和转动能级变化的光谱技术,通过分析非弹性散射光的频率和强度,可以获得物质独特的化学指纹信息,是一种有效的物质分析手段。