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干货丨一分钟带您多方位看懂拉曼!

时间:2021-01-25 点击次数:732

近年来,拉曼光谱的应用范围遍及珠宝鉴定、生物学、医学等各个领域,在纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构方面都有较大价值。所以,现阶段很多实验室都置备了拉曼光谱仪,今天小编就和大家分享一下拉曼光谱的一些实用小知识。

 

拉曼的发现

 

1921年夏,在地中海航行的“纳昆达”号客轮上,一位印度学者在甲板上用简便的光学仪器对海面进行观测。他对海水的深蓝色着了迷,一心要探究海水颜色的来源。

这位学者正是大名鼎鼎的科学家拉曼。他在航海途中通过实验观察和分析,发现海水光谱的大值比天空光谱的大值更偏蓝。可见,海水的颜色并非由天空颜色所引起,而是海水本身的一种性质。拉曼认为这起因于水分子对光的散射!

 

拉曼的探究

 

拉曼决定进一步探究此现象的理论和规律。受美国A.H.康普顿发现“X射线经物质散射后波长变长的现象”的启发,1928年2月28日下午,拉曼采用单色光作光源做了一个具有判决意义的实验:他从目测分光镜看散射光,发现在蓝光和绿光的区域里有两根以上的尖锐亮线。每一条入射谱线都有相应的变散射线。这一新发现的现象被人们称为拉曼效应。

 

拉曼光谱原理

 

拉曼效应:起源于分子振动(和点阵振动)与转动,因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。

拉曼效应是光子与光学支声子相互作用的结果。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,拉曼光谱由此应运而生。

物质与光的相对作用分为三种:反射,散射和透射。根据这三种情况,衍生出相对应的光谱检测方法:发射光谱(原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱(AFS)、X射线荧光光谱法(XRF)、分子荧光光谱法(MFS)等),吸收光谱(紫外-可见光法(UV-Vis)、原子吸收光谱(AAS)、红外观光谱(IR)、核磁共振(NMR)等),拉曼散射光谱(Raman)。

 

拉曼光谱与红外光谱的比较

 

拉曼光谱与红外光谱都能获得关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。但两者产生的原理和机制都不同,在分子结构分析中,拉曼光谱与红外光谱相互补充,一些在红外光谱无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。

红外光谱侧重于检测基团,适用于极性键,多用于测有机物,拉曼光谱检测分子骨架,适用于非极性键,有机无机均可测试。

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