激光拉曼光谱实验讲指南.pdf

拉曼光谱的研究 一 实验目的 1、了解拉曼散射的基本原理 2、学习激光拉曼/荧光光谱仪的使用方法，知道简单的谱线分析方法。 3、测试CCl 的拉曼光谱。 4 二 实验仪器 激光拉曼光谱仪（LRS-Ⅲ），计算机， 打印机，待测样品等。 三 实验原理  当波束为 的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总 0 会有一部分被散射。按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三 5 1 类：第一类，其波数基本不变或变化小于10 cm ，这类散射称为瑞利散射；第 二类，其波数变化大约为0.1cm1 ，称为布利源散射；第三类是波数变化大于1cm1 的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。 在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后 所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又 随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。 （上能态是虚能态，实 际不存在。这样的跃迁 h h h h h h   h h   过程只是一种模型实 0 0 0 0 0  0  0  0  际并没有发生） 图（1a ） 图（1b ） 图1 在量子理论中，把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过 程。当入射的光量子与分子相碰撞时，可以是弹性碰撞的散射也可以是非弹性碰 撞的散射。在弹性碰撞过程中，光量子与分子均没有能量交换，于是它的频率保 持恒定，这叫瑞利散射，如图（1a）；在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量 交换，光量子转移一部分能量给散射分子，或者从散射分子中吸收一部分能量， 从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差 1 值E E E ，当光量子把一部分能量交给分子时，光量子则以较小的频率散 1 2 射出去，称为频率较低的光（斯托克斯线），散射分子接受的能量转变成为分子 E 的振动或转动能量，从而处于激发态 ，如图 1 斯托克斯线 瑞利线 反斯托克斯线 （1b），这时的光量子的频率为    ；当分 0 E 子已经处于振动或转动的激发态 时，光量子则 1   0  从散射分子中取得了能量E （振动或转动能量）， 图2 以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克 斯线），这时的光量子的频率为   