拉曼散射效應(yīng)課件.ppt

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1、拉曼（Raman），印度物理學(xué)家。1921年開(kāi)始研究并在1928年發(fā)現(xiàn)了光散射的拉曼效應(yīng)，1930年獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。和湯川秀樹(shù)（日）一起成為僅有的兩位沒(méi)有受過(guò)西方教育的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)得主。為表彰拉曼對(duì)印度科學(xué)進(jìn)步所作的巨大貢獻(xiàn)，印度政府將2月28日定為“拉曼節(jié)”。1.5拉曼光譜1.5.1拉曼散射效應(yīng)彈性碰撞非彈性碰撞斯托克斯（Stokes）線反斯托克斯（Anti-Stokes）線和吸收光譜的差異:吸收光譜中光子的能量必須等于分子的某兩個(gè)能級(jí)之間的能量差，而拉曼光譜中入射光子的頻率和分子躍遷所涉及的能量差之間并

2、沒(méi)有確定的關(guān)系。拉曼光譜是通過(guò)測(cè)定散射光相對(duì)于入射光頻率的變化來(lái)獲取分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息1.5.2拉曼光譜選律及其與紅外光譜的互補(bǔ)性拉曼光譜是一個(gè)吸收—發(fā)射的雙光子過(guò)程，它的選律取決于分子運(yùn)動(dòng)方向上極化率（可看成是偶極矩的平方）的改變，即取決于矩陣元是坐標(biāo)的二元積函數(shù)拉曼光譜和紅外光譜有互補(bǔ)性1.5.3轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光譜無(wú)論同核還是異核雙原子分子，都有轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光譜。轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)（譜項(xiàng)）轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼光譜選律Q支O支S支統(tǒng)一公式小拉曼位移1.5.4振動(dòng)拉曼光譜振動(dòng)時(shí)的極化率變化振動(dòng)能級(jí)（譜項(xiàng)）選律簡(jiǎn)諧振子非簡(jiǎn)諧振子頻率位移大拉曼位移

3、振動(dòng)拉曼光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)躍遷選律O支Q支S支統(tǒng)一公式振轉(zhuǎn)紅外光譜的一個(gè)重要差別：振轉(zhuǎn)紅外光譜沒(méi)有Q支，而振轉(zhuǎn)拉曼光譜卻有Q支，且Q支最強(qiáng)。假設(shè)B是不變的1.5.5共振拉曼光譜普通拉曼共振拉曼拉曼過(guò)程可以看成是一個(gè)雙光子過(guò)程在普通拉曼光譜中，中間態(tài)不是分子的本征態(tài)（通常是個(gè)虛擬態(tài)），使吸收和散射的幾率都很小。在共振拉曼光譜中，由于激發(fā)光源頻率落在被照射分子的某一電子吸收帶以內(nèi)，使虛擬態(tài)變成了本征態(tài)，從而大大增加了分子對(duì)入射光的吸收強(qiáng)度。共振拉曼光譜對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的特殊要求：1)光源的頻率可調(diào)諧2)激發(fā)光源的譜線頻率要盡

4、可能窄，單色性要好3)激發(fā)光源要高強(qiáng)度、高會(huì)聚4)光譜分析器要高靈敏度和高分辨率1.4.5多原子分子電子光譜熒光過(guò)程示意圖電子激發(fā)態(tài)上較高能級(jí)的分子在很短時(shí)間內(nèi)以非輻射形式釋放掉一部分能量，弛豫到第一電子激發(fā)態(tài)的零振動(dòng)態(tài)，然后再由此以輻射形式下降到電子基態(tài)上的不同振動(dòng)態(tài)非輻射躍遷磷光過(guò)程示意圖關(guān)鍵：下降到第一電子態(tài)低振動(dòng)態(tài)上的分子不直接降落到基態(tài)，而是通過(guò)另外一次非輻射躍遷轉(zhuǎn)入叁重態(tài)能級(jí)的零振動(dòng)態(tài)，在此稍作停留以后再放出光能，回到電子基態(tài)的各振動(dòng)態(tài)