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拉曼光譜儀工作原理
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發布時間:2014-05-17 23:33:42 閱讀:34685

拉曼光譜工作原理
 
    拉曼光譜(Raman spectra),是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學家C.V.拉曼(Raman)所發現的拉曼散射效應,對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息,並應用于分子結構研究的一種分析方法。最常用的紅外及拉曼光譜區域波長是2.5~25μm。(中紅外區)
 

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分子能級與分子光譜
 
   分子運動包括整體的平動、轉動、振動及電子的運動。分子總能量可近似看成是這些運動的能量之和,分別代表分子的平動能、電子運動能、振動能和轉動能。除 外,其余三項都是量子化的,統稱分子內部運動能。分子光譜産生于分子內部運動狀態的改變。分子有不同的電子能級,每個電子能級又有不同的振動能級。而每個振動能級又有不同的轉動能級。
 
    一定波長的電磁波作用于被研究物質的分子,引起分子相應能級的躍遷,産生分子吸收光譜。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光譜,其波長位于紫外~可見光區,故稱紫外-可見光譜。電子能級躍遷的同時伴有振動能級和轉動能級的躍遷。引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜,振動能級躍遷的同時伴有轉動能級的躍遷。紅外吸收和拉曼散射光譜是分子的振動-轉動光譜。用遠紅外光波照射分子時,只會引起分子中轉動能級的躍遷,得到純轉動光譜。 
 
拉曼光譜原理圖

 
 
拉曼散射
 
  拉曼散射是分子對光子的一種非彈性散射效應。當用一定頻率的激發光照射分子時,一部分散射光的頻率和入射光的頻率相等。這種散射是分子對光子的一種彈性散射。只有分子和光子間的碰撞爲彈性碰撞,沒有能量交換時,才會出現這種散射。該散射稱爲瑞利散射。還有一部分散射光的頻率和激發光的頻率不等,這種散射成爲拉曼散射。Raman散射的幾率極小,最強的Raman散射也僅占整個散射光的千分之幾,而最弱的甚至小于萬分之一。
  
處于振動基態的分子在光子的作用下,激發到較高的、不穩定的能態(稱爲虛態),當分子離開不穩定的能態,回到較低能量的振動激發態時,散射光的能量等于激發光的能量減去兩振動能級的能量差。
 
拉曼散射原理圖

 
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