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拉曼光譜儀分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼(Raman)所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。
分子能級(jí)與分子光譜
分子運(yùn)動(dòng)包括整體的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)及電子的運(yùn)動(dòng)。分子總能量可近似為這些運(yùn)動(dòng)的能量之和，分別是分子的平動(dòng)能、振動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能和電子運(yùn)動(dòng)能。除平動(dòng)能外，其余三項(xiàng)都是量子化的，統(tǒng)稱分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能。
分子光譜產(chǎn)生于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。分子有不同的電子能級(jí)，每個(gè)電子能級(jí)又有不同的振動(dòng)能級(jí)。而每個(gè)振動(dòng)能級(jí)又有不同的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。
一定波長(zhǎng)的電磁波作用于分子，引起分子相應(yīng)能級(jí)的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級(jí)躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長(zhǎng)位于紫外-可見(jiàn)光區(qū)，故稱紫外-可見(jiàn)光譜。
電子能級(jí)躍遷伴有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，引起分子振動(dòng)能級(jí)躍遷的光譜稱振動(dòng)光譜，振動(dòng)能級(jí)躍遷的同時(shí)伴有轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。
紅外吸收和拉曼散射光譜是分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。用遠(yuǎn)紅外光波照射分子時(shí)，只會(huì)引起分子中轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。近紅外區(qū)伴隨的是X-H或多鍵振動(dòng)的倍頻和合頻。
拉曼散射
拉曼散射是分子對(duì)光子的一種非彈性散射效應(yīng)。當(dāng)用一定頻率的激發(fā)光照射分子時(shí)，一部分散射光的頻率和入射光的頻率相等。這種散射是分子對(duì)光子的一種彈性散射。
只有分子和光子間的碰撞為彈性碰撞，沒(méi)有能量交換時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種散射。該散射稱為瑞利散射。還有一部分散射光的頻率和激發(fā)光的頻率不等，這種散射成為拉曼散射。
Raman散射的幾率極小，Raman散射也僅占整個(gè)散射光的千分之幾，而弱的甚至小于萬(wàn)分之一。
處于振動(dòng)基態(tài)的分子在光子的作用下，激發(fā)到較高的、不穩(wěn)定的能態(tài)(稱為虛態(tài))，當(dāng)分子離開(kāi)不穩(wěn)定的能態(tài)，回到較低能量的振動(dòng)激發(fā)態(tài)時(shí)，散射光的能量等于激發(fā)光的能量減去兩振動(dòng)能級(jí)的能量差。
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