高分子分析技术电子第4章激光拉曼光谱.ppt

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高分子材料分析技术 本章教学目的和要求 熟悉激光拉曼光谱法的基本原理 掌握激光拉曼光谱法的特点、应用 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.2激光拉曼光谱的原理 1.3激光拉曼光谱的应用 1.4激光Raman光谱仪 第4章 激光拉曼光谱法 1.1.1什么是拉曼效应? 时间和发现人? 1928 年,印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱中发现了当光与分子相互作用后,一部分光的波长会发生改变(颜色发生变化),通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究,可以得到分子结构的信息,因此这种效应命名为Raman效应。 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.1什么是拉曼效应? 光散射的过程:激光入射到样品,产生散射光。 散射光弹性散射(频率不发生改变-瑞利散射) 非弹性散射(频率发生改变-拉曼散射) 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.1什么是拉曼效应? 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.2拉曼光谱给出的信息 不同材料的拉曼光谱有各自不同于其它材料的特征的光谱——特征谱。特征谱为表征和鉴别材料提供了指纹。为光谱学和材料物性研究打下基础。 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.2拉曼光谱给出的信息 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.2拉曼光谱给出的信息 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.2拉曼光谱给出的信息 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.3拉曼光谱的特征 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 1.1.3选择合适的激发波长 第4章 激光拉曼光谱法 1.1什么是拉曼光谱 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 瑞利散射 拉曼散射 h ?? E0 E1 V=1 V=0 h?0 h?0 h?0 h?0 + ?? E1 + h?0 E0 + h?0 h(?0 - ??) 激发虚态 E0基态, E1振动激发态; E0 + h?0 , E1 + h?0 激发虚态; 获得能量后,跃迁到激发虚态. (1928年印度物理学家Raman C V 发现;1960年快速发展) 1.2.1瑞利散射和拉曼散射 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 Raman散射 Raman散射的两种跃迁能量差: ?E=h(?0 - ??) 产生stokes线;强;基态分子多; ?E=h(?0 + ??) 产生反stokes线;弱; Raman位移: Raman散射光与入射光频率差??; ANTI-STOKES ?0 - ?? Rayleigh STOKES ?0 + ?? ?0 h(?0 + ??) E0 E1 V=1 V=0 E1 + h?0 E2 + h?0 h ?? h?0 h(?0 - ??) Raman位移 对不同物质: ??不同; 对同一物质: ??与入射光频率无关;表征分子振-转能级的特征物理量;定性与结构分析的依据; Raman散射的产生:光电场E中,分子产生诱导偶极距? ? = ?E ? 分子极化率; 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 红外活性和拉曼活性振动 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 ①红外活性振动 ⅰ永久偶极矩;极性基团; ⅱ瞬间偶极矩;非对称分子; ②拉曼活性振动 诱导偶极矩 ? = ?E 非极性基团,对称分子; 拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 对称分子: 对称振动→拉曼活性。 不对称振动→红外活性 红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带. E e e r 红外与拉曼谱图对比 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 红外光谱:基团; 拉曼光谱:分子骨架测定; 红外与拉曼谱图对比 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 选律 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 ?1 ?2 ?3 ?4 拉曼活性 红外活性 红外活性 拉曼光谱—源于极化率变化 红外光谱—源于偶极矩变化 对称中心分子CO2,CS2等,选律不相容。 无对称中心分子(例如SO2等),三种振动既是红外活性振动,又是拉曼活性振动。 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较 第4章 激光拉曼光谱法 1.2激光拉曼光谱的原理 1.2.2基本原理 1.3激光拉曼光谱的应用 第4章 激光拉曼光谱法 由拉曼光谱可

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