四氯化碳的拉曼光谱及其退偏度相关实验.pdfVIP

四氯化碳的拉曼光谱及其退偏度 相关实验 1 2 安克难 白翠琴 （上海市复旦大学物理系 上海 200433 ） 摘要：使用LRS-III 型激光拉曼光谱仪得到了四氯化碳（CCl ）的激光拉曼光谱图。并 4 设计实验通过计算机处理数据得到退偏度，结果和理论值相比符合。从实验中了解 简单的通过拉曼光谱得到分子结构的方法，加深了对拉曼光谱技术的理解。 关键字：激光拉曼光谱，四氯化碳，退偏度，近代物理实验 1 作者信息：安克难，复旦大学物理系07 级本科，学号07300190055，实验组号周三A8 实验合作者：詹思维 2 指导老师：白翠琴，复旦大学物理教学实验中心 2.2. CCl4 的结构和振动模式 1. 引言 CCl4 分子由一个碳原子和四个氯原子组 印度科学家拉曼（C. V. Raman）在1928 成，其空间构型为正四面体结构。碳原子位 年发现，物质在入射光的照射下，散射光除 于正四面体中心，四个氯原子位于正四面体 了含有频率未变的光职位，还含有相当弱的 的四个顶角。 有频率增减的光。这些光携带着散射体结构 CCl4 共有9 种简正的振动模式，根据分 和状态的信息，因此为研究分子结构提供了 子的对称性，它们可以分为四类，在同一类 1 一种很有效的手段 。特别是在激光技术发 1 中各种振动的能量是相同的 ，振动的模式 展后，拉曼光谱有了长足的进步和广泛的应 见图1。 用。本文利用LRS-III 型激光拉曼光谱仪研究 了四氯化碳 （CCl ）的激光拉曼光谱，分析 4 了谱线对应的振动形式，并通过退偏度的分 析进一步了解了其结构的对称性，经过实验 了解了拉曼光谱的原理，并对使用拉曼光谱 分析分子结构的方法有了初步了解。 2. 实验原理 2 2.1. 拉曼散射的量子力学描述 量子力学中，光被看成是光量子。当入 射的光量子和分子发生弹性碰撞时，光量子 的能量不会改变，其频率保持恒定，这样的 散射被成为瑞利散射。而当光量子与分子发 生非弹性碰撞时，可能激发分子到一个振动 或者转动的能级，这样出射的光量子的频率 就改变了，这种散射我们就成为拉曼散射。 图1 CCl4 的振动模式示意图 如果在非弹性碰撞过程中，光量子使分子达 其中，A1 模式是指 C 原子不动，四个 到了更高的能级，即光量子能量降低（频率 Cl 原子沿与C 原子连线方向振动；E1 模式 降低，波数增加），就会在光谱上出现一根 是指C 不动，相邻的两对Cl 原子在与C 原 斯托克斯线。反之，如果一个光量子碰撞后 子连线或其垂直方向上做相反振动，是二重 吸收了分子由振动能级到基态的能量，行程 简并的；T1 模式是指四个Cl 原子均做与C 的光谱线为反斯托克斯线。 原子反向运动，由于是三维空间，