拉曼光谱学

激光拉曼光谱

【摘要】

本实验主要采用半导体激光器泵浦的Nd3+:YVO4晶体并倍频后得到的532nm激

光作为激发光源，研究了液体样品CCl4分子的拉曼光谱。利用单光子计数的方法记录了CCl4分子的拉曼光谱，得到了斯托克斯线和反斯托克斯线的几个峰值的波长，确定了样品的分子振动的振动模式，得到了各拉曼谱线的退偏度。

关键词：拉曼散射 瑞利线 斯托克斯线 反斯托克斯线 分子振动 固有频率 退偏度

一、 引言

拉曼散射光谱是研究物质结构的一个强有力的工具。当单色光作用于苯这类的液体样品时，在频率不变的瑞利散射线两侧对称的分布着若干条很弱的谱线，他们的频移等于样品分子红外振动谱线频率而与入射光频率无关。低频一侧的谱线叫斯托克斯线，高频一侧的则称为反斯托克斯线。斯托克斯线总比反斯托克斯线强。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。以分子为例，拉曼线的数目、频移大小和谱线强度直接与样品的振动和转动能级有关，而且从拉曼线的线宽测量还可提供有关能级寿命的信息，因此，利用拉曼散射光谱可以研究分子中原子的空间排列和相互作用。

20世纪60年代激光问世。由于极高的单色亮度，它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。它产生的拉曼谱线极

第五章 光谱学实验

实验29 发射光谱定性分析和定量分析

定性分析

一、实验目的

1.了解摄谱仪及映谱仪的一般构造及使用方法。 2.掌握光谱定性分析的一般原理和方法。 3.学会查阅谱线并判别元素。 二、基本原理

当物质被热能或电能激发到不稳定状态时，会辐射能量并产生发射光谱。被激发的分子产生带状光谱，被激发的原子或离子产生线状光谱，线状光谱是发射光谱分析的基础。

线光谱中的各条谱线是元素的原子或离子的外层电子在两个能级间跃迁时产生的。根据辐射的量子理论

?E?E2?E1?h? (29.1)

可以决定任何一条谱线的波长?：

??c? (29.2)

由于各种元素的原子结构不同，故其发射光谱的谱线波长也各不相同，根据各元素所具有的特征谱线，即可判别相应元素存在与否。 元素光谱的复杂性及谱线出现的形式决定于它的原子结构。

一个元素可以有很多条谱线，其中最容易激发的谱线称为该元素的“灵敏线”或“最后线”。决定试祥中某元素存在与否，不必去检查该元素所有的谱线，只需根据几条灵敏线的出现与否即可作出判断。因为灵敏

拉曼光谱

汇总：拉曼光谱百问解答总结！

一、测试了一些样品，得到的是Ramanshift，但是文献是wavenumber，不知道它们之间的转换公式是怎么样的？激光波长632.8nm。

1. 两者是一回事。ramanshift即为拉曼位移或拉曼频移，频率的增加或减小常用波数差表示，拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就是波数wavenumber，单位cm－1。

2.两者一回事。

拉曼频移ramanshift指频率差，但通常用波数wavenumber表示，单位cm－1，可以说某个谱峰拉曼位移是？？波数，或？？cm－1。

3.在Raman谱中，wavenumber有两种理解，一种是相对波数，这时就等于Ramanshift；另一种是绝对波数（这在荧光光谱中用的比较多），这个绝对波数是与激发波长有关，不同的激发波长得到的绝对波数是不一样的，这时Ramanshift等于（10000000/激发波长减去Raman峰的绝对波数）。

所以通常在Raman谱中，wavenumber一般可理解为Ramanshift。

二、如何用拉曼光谱仪测透明的有机物液体，测试时放到了玻璃片上测出来的结果是玻璃的光谱。

1. 我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯，没有出现你说的情况啊是不是玻璃管被污染的厉害？

2.

红外、拉曼光谱习题

一． 选择题

1．红外光谱是（ AE ）

A：分子光谱 B：原子光谱 C：吸光光谱 D：电子光谱 E：振动光谱

2．当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（ ACE ） A：吸收光子的能量越大 B：吸收光子的波长越长 C：吸收光子的频率越大 D：吸收光子的数目越多 E：吸收光子的波数越大

3．在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是（AC ） A：乙炔分子中对称伸缩振动 B：乙醚分子中不对称伸缩振动 C：CO2分子中对称伸缩振动 D：H2O分子中对称伸缩振动 E：HCl分子中H－Cl键伸缩振动

4．下面五种气体，不吸收红外光的是（ D ）

Ａ：H2O Ｂ：CO2 Ｃ：HCl Ｄ：N2

5 分子不具有红外活性的,必须是（ D ） Ａ：分子的偶极矩为零 Ｂ：分子没有振动

Ｃ：非极性分子

Ｄ：分子振动时没有偶极矩变化 Ｅ：双原子分子

6．预测以下各个键的振动频率所落的区域，正确的是（ ACD ）

?1Ａ：Ｏ－Ｈ伸缩振动数在4000～2500cm B:C-O伸缩振动波数在2500～1500cm

?1C:N-H弯曲

拉曼光谱

汇总：拉曼光谱百问解答总结！

一、测试了一些样品，得到的是Ramanshift，但是文献是wavenumber，不知道它们之间的转换公式是怎么样的？激光波长632.8nm。

1. 两者是一回事。ramanshift即为拉曼位移或拉曼频移，频率的增加或减小常用波数差表示，拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就是波数wavenumber，单位cm－1。

2.两者一回事。

拉曼频移ramanshift指频率差，但通常用波数wavenumber表示，单位cm－1，可以说某个谱峰拉曼位移是？？波数，或？？cm－1。

3.在Raman谱中，wavenumber有两种理解，一种是相对波数，这时就等于Ramanshift；另一种是绝对波数（这在荧光光谱中用的比较多），这个绝对波数是与激发波长有关，不同的激发波长得到的绝对波数是不一样的，这时Ramanshift等于（10000000/激发波长减去Raman峰的绝对波数）。

所以通常在Raman谱中，wavenumber一般可理解为Ramanshift。

二、如何用拉曼光谱仪测透明的有机物液体，测试时放到了玻璃片上测出来的结果是玻璃的光谱。

1. 我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯，没有出现你说的情况啊是不是玻璃管被污染的厉害？

2.

拉曼光谱(Raman spectra)，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。

历史

1928年C.V.拉曼实验发现，当光穿过透明介质(液体苯)被分子散射的光发生频率变化，这一现象称为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ0相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在υ0两侧的谱线或谱带υ0±υ1即为拉曼光谱，其中频率较小的成分υ0-υ1又称为斯托克斯线，频率较大的成分υ0+υ1又称为反斯托克斯线。靠近瑞利散射线两侧的谱线称为小拉曼光谱；远离瑞利线的两侧出现的谱线称为大拉曼光谱。瑞利散射线的强度只有入射光强

-3-3

度的10，拉曼光谱强度大约只有瑞利线的10。小拉曼光谱与分子的转动能级有关， 大拉曼光谱与分子振动-转动能级有关。拉曼光谱的理论解释是，入射光子与分子发生非弹性散射，分子吸收频率为υ0的光子，发射υ0-υ1的光子(即吸收的能量大于释放的能量)，同时分子从低能态跃迁到高能态(斯托克斯线)；分子吸收频率为υ0的光子，发射υ0+υ1的光子(即释放的能量大于吸收的能量)，同时分

拉曼光谱发展历史，原理及应用

陈广宵 09506002

摘 要：论文综述拉曼光谱的发展历史，原理及应用。以及简介高温拉曼光谱技术。 关键词：拉曼光谱 原理 高温拉曼光谱技术

1.拉曼光谱的发展历史

印度物理学家拉曼于1928 年用水银灯照射苯液体, 发现了新的辐射谱线: 在入射光频率ω0 的两边出现呈对称分布的, 频率为ω 0- ω和ω 0+ ω的明锐边带, 这是属于一种新的分子辐射, 称为拉曼散射, 其中ω是介质的元激发频率。拉曼因发现这一新的分子辐射和所取得的许多光散射研究成果而获得了1930 年诺贝尔物理奖。与此同时, 前苏联兰茨堡格和曼德尔斯塔报导在石英晶体中发现了类似的现象, 即由光学声子引起的拉曼散射, 称之谓并合散射。法国罗卡特、卡本斯以及美国伍德证实了拉曼的观察研究的结果。然而到1940 年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱( 约为入射光强的10- 6) , 人们难以观测研究较弱的拉曼散射信号, 更谈不上测量研究二级以上的高阶拉曼散射效应。并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40 年代中期, 红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。【1】1960 年以后, 红宝石激

红外、拉曼光谱习题

三．问答题

1. 分子的每一个振动自由度是否都能产生一个红外吸收？为什么？

答：（1）产生条件:激发能与分子的振动能级差相匹配，同时有偶极矩的变化。并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱，具有红外吸收活性，只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱。 （2）产生红外吸收的条件：

1)红外辐射的能量应与振动能级差相匹配。即 E光??Ev； 2)分子在振动过程中偶极矩的变化必须不等于零。

故只有那些可以产生瞬间偶极距变化的振动才能产生红外吸收。

2. 如何用红外光谱区别下列各对化合物？ a P-CH3-Ph-COOH 和Ph-COOCH3 b 苯酚和环己醇

答：a、在红外谱图中P-CH3-Ph-COOH有如下特征峰：vOH以3000cm-1为中心 有一宽而散的峰。而Ph-COOCH3没有。

b、苯酚有苯环的特征峰：即苯环的骨架振动在1625~1450cm-1之间,有几个 吸收峰,而环己醇没有。

3. 下列振动中哪些不会产生红外吸收峰？

（1）CO的对称伸缩

（2）CH3CN中C—C键的对称伸缩 （3）乙烯中的下列四种振动 H H

第二节 激光拉曼光谱分析

激光拉曼光谱分析的基本概念

激光拉曼光谱分析是利用物质对入射光产生的拉曼散射来研究分子的振动，从而对物质（分子）进行定性、定量和结构分析的一种分析方法。 光的散射：

丁铎尔散射: 是指光通过含有许多大质点(其颗粒大小的数量级等于光的波长)的介质时产生的散射。乳状液、悬浮液、胶体溶液等引起的散射属于此类。

分子散射: 又可分为瑞利散射和拉曼散射。它们都是由比光的波长小得多的分子或分子聚集体与光作用而产生的。 瑞利散射

当光子与物质中的分子发生完全弹性碰撞时，光子与分子之间没有能量交换，则光子的能量保持不变，散射光的频率与入射光的频率相同，只是光子的运动方向发生改变。这种散射是完全弹性散射，文献上通常称之为瑞利散射。 拉曼散射

当光子与物质中的分子发生非完全弹性碰撞时，光子与分子之间将发生能量交换，光子把一部分能量传给分子，或者从分子那里得到一部分能量，光子的能量就会减少或增加。这样，光子不仅改变了运动方向，其频率也与入射光的频率不同。这种由非完全弹性碰撞产生的非完全弹性散射，称为拉曼散射。拉曼散射光与瑞利散射光的频率差称为拉曼位移。

激光诱导击穿光谱学手册

作者：DavidA．Cremers;刘克玲;

作者机构：;;

来源：国外科技新书评介

年：2014

卷：000

期：008

页码：P.11-11

页数：1

中图分类：O433

正文语种：CHI

关键词：激光诱导;光谱学;击穿;等离子体光谱;手册;LIBS;均匀物质;光谱测量摘要：上世纪60年代，激光的发现引发了许多新技术的出现，激光诱导击穿光谱测量术（LIBS）就是其中的一项，LIBS又称激光等离子体光谱（uPS），或激光火花光谱（LSS）。LIBS利用几十至几百毫焦的脉冲在样品表面产生的等离子体，进行近程或远程的定性或定量元素成份分析，分析对象包括固体、气体、液体、泥浆、气溶胶、岩石、土壤或有毒物质（例如炭疽病毒等），样品无需前处理，可以是均匀物质也可以是非均匀物质。