拉曼光谱的原理及其应用

一、拉曼光谱的原理

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。

拉曼是一种光散射技术，光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分，统称为拉曼效应。

关于振动的配位，分子极化电位的改变或称电子云的改变量，是分子拉曼效应必定的结果。极化率的变化量将决定拉曼散射强度。该模式频率的改变是由样品的旋转和振动状态决定。

1.Rayleigh散射：弹性碰撞；无能量交换，仅改变方向；

2.Raman散射：非弹性碰撞；方向改变且有能量交换；

二、拉曼光谱的应用

拉曼光谱仪是一种光谱分析仪器，广泛应用于多个领域。以下是一些主要的应用领域：

1.化学和物理研究

拉曼光谱可以提供物质的结构信息，适用于化学、物理等学科的研究。

在催化化学中，拉曼光谱用于研究催化剂及其表面物种的结构，以及催化剂制备过程的实时研究。

在高分子材料领域，拉曼光谱用于分析聚合物材料的结构，如分子结构、立体规整性、结晶与去向等。

2.艺术和文化遗产鉴定

拉曼光谱用于鉴定纺织文物中的红色染料如红花素和黄色染料如槐米染料。

3.应用于艺术品真伪的鉴定，如宝石的鉴别。

4.刑侦和地质领域

在刑侦中，拉曼光谱用于分析犯罪现场的物证。

在地质学中，拉曼光谱用于分析矿物的成分和结构。

5、生命科学

拉曼光谱可用于生物大分子如蛋白质、核酸的结构分析。

在医学诊断中，拉曼光谱可以用于检测细胞内特定分子的浓度变化。

6.其他领域

拉曼光谱技术也应用于QC领域，提供快速、简单的无损定性定量分析。

在碳材料、半导体等领域，拉曼光谱用于原位分析，提供材料的结构信息。