Raman光谱的基础原理 光的散射现象 当一束单色光通过透明介质时，大部分光透过或反射而小部分 光会被样品在各个方向上散射，在透射和反射方向以外出现的光就 称散射光。 *当介质中含有大小与光的波长差不多的微粒聚集体时，引起丁铎尔 (Tyndall) 散射。 *当散射的粒子为分子大小时，其散射光频率与入射光相同，强度 与入射光波长的四次方成反比，发生瑞利 (Rayleigh) 散射。 *当单色光通过物质时，其散射的光有部分频率和能量发生明显的变化， 也就是说散射光频率与入射光频率发生了偏移，此时产生拉曼 (Raman) 散射。这种频率的偏移与分子的振动和转动有关，记录 偏移情况，即可得到拉曼光谱。 Raman光谱的基础原理 h(vo- △v) Rayleigh散射 Raman 散射h △v * E 为基态能级， E 振动激发态； E+hv?,E+h v。为激 发虚态(受外界能量为hvo入射光子的激发，分子能级跃迁到能 级比较高的激发态，分子在这种虚态能级下是不稳定的，很快 就会返回相应的能级)。 Raman光谱的基础原理 Rayleigh散射 Raman 散射 h △v *Rayleigh 散射是光子与物质分子发生弹性碰撞，当在碰撞过程 中没有能量的交换，光子的频率不变，仅改变方向。也就是说， 当处于Eo或E,的分子，受hv,入射光子激发跃迁到E+hvo,E+hvo 的激发虚态，由于其不稳定，马上又返回相应能级E 和E 能级， 把吸收的能量又以光子的形式释放开来。 Raman光谱的基础原理 Rayleigh散射 Raman 散射 * 而Raman散射是光子与物质分子产生非弹性碰撞，他 们之间产生能量的交换，光子不但发生了方向上的改变， 而且能量会减少或增加。如上图所示，受激到激发态的 分子不是按照相应得返回到受激前的能级，这就会使入 射频率与散射光频率不同，产生一个能量差。 Raman 光 谱 的 基 本 原 理 Raman散射 E?+hv?-- Raman散射的两种 E?+hvo- 跃迁能量差： *①当入射光子(hv。)把处 h(vo- △v) E1EoV=1 E1 Eo V=1 V=0 hvo能级，因这种能态不稳 定而跃回E,能级，其净结 果是分子获得了E,与E?的 能量差h△v, 而光子就损 STOKES STOK ES 散射光频率小于入射光频 率，[△E= h(vo-△v)], 产 生Stokes线。 Vo hvoh(vo+ △v) hvo h △v ANTI STOKES Rayle vo+ △ Raman光谱的基础原理 Raman 散 射 Raman散射的两种 跃迁能量差： *②当入射光子(hv。) 把处于E,能级的分子激 发到E,+hv?能级，因这 种能态不稳定而跃回E。 能级，这时分子就要损 失掉E,与E? 的能量差h△v 而光子获得了这部分 的能量，结果是散射光频 率大于入射光频率， [△E= h(vo+△v)], 这样 就产生了反Stokes线。 E?+hv?-- Eo+hvo- h(vo- △v) V=1V=0 V=1 V=0 Eo STOK ES Vo hvoh(vo+ △v) hvo h △v ANTI STOKES Rayle Raman光谱的基础原理 E?+hv?-- *按Boltzmann统计，室温E?+hvo- 时处于振动激发态的几率不足1%,因此Stokes线强 时处于振动激发态的几率 不足1%,因此Stokes线强 度比反Stokes线强的多。 另外，随着温度的升高 Stokes线的强度将降低，而 反Stokes线 STOK ESRaman 散射光强度取决于分子的极化率、光 ES 源的强度、活性基团的浓度等多种因素。极 化率越高，分子中电子云相对于骨架的移动 越大， Raman 散射越强。在不考虑吸收的情 况下，其强度与入射光频率的4次方成正比 hvoh(vo+ △v) hvo h △v ANTI STOKES Rayle vo+ △ Raman光谱的基础原理 Raman 位 移 St okes 线或反Stokes 线的频率与入射光频率之差△v, 就称 为Raman位移。且对应的Stokes线与反Stokes线的Raman位移是 相等的。 对于同一物质分子，随着入射光频率的改变， Raman线的频 率也会改变，但Raman位移△v始终不变，因此Raman位移与入射 光频率无关。它仅与物质分子的振动和转动能级有关，也就是说 只与分子基态和激发态的能级差有关。 STOKES ANTI-STOKES Rayleig Vo- △vVo — vo+ Vo- △v Intensity Intensity Raman光谱的基础原理 例： 我们一般以Raman位移(波数) 为横坐标；强度为纵坐标，而把 激发光的波数作为零(频率位移 的标准，即vo) 写在光谱的最右 边，并略去反Stokes谱带，便得 到类似于红外光谱的Raman光谱 图。 *如右图是CCl?的Raman光谱图。 利用Raman光谱可对物质分子 进行结构分析和定性检定。 激发光用单色光的波长为488.0nm CCl?的Raman光谱图 Raman光谱的基础原理 (1)机理 几个概念的解释： * 两个相同原子形成的共价键，正电荷与负电荷中心重合，键没有 极性，这种共价键称为非极性键。 *两个不同原子形成共价键时，由于原子的电负性不同，正负电荷 中心不重合，其中电负性较强的原子一端电子云密度较大，带有部 分负电荷，电负性较弱的原子一端带有部分正电荷，这种共价键称 为极性键。 Raman光谱的基础原理 *在物理学中，把大小相等符号相反彼此相距为d的两个电荷组成 的体系称之为偶极子，其电量与距离之积，就是偶极矩。由极性键 组成的极性分子就是偶极子。 *对分子中的正负电荷来说，可以设想它们分别集中于一点，叫做正 电荷中心和负电荷中心，或者说叫分子的极(正极和负极),极性 分子的偶极距等于正负电荷中心间的距离乘以正电荷中心(或负电 荷中心)上的电量。 偶极矩是一个矢量，既有数量又有方向。 *它的定义式为： μ=q×d q-正负电荷中心之一所带的电荷量； d-正负电荷中心之间的距离

  2022-2023学年河北省衡水市武强中学高二（下）期末数学试卷【答案版】.docx

  2022-2023学年河北省保定市崇德实验中学高二（下）期末数学试卷【答案版】.docx

  2024年南阳市社会保险中心（唐河县企业养老保险分中心）（参公）一级科员招录1人《行政职业能力测验》高频考点、难点（答案详解版）.docx

  专修篇上 掌握市场TOM WILLIAMS《MASTER THE MARKET》.pdf

  原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者