把入射光频率位置作为零，频率位移(拉曼位移)的数 值正好对应于分子振动或转动能级跃迁的频率。
(3) 激发光是可见光，在可见光区测分子振动光谱。 (4) 拉曼光谱中的基团振动频率和红外光谱相同。
酮羰基的伸缩振动在红外光谱中位于1710cm-1附近， 而拉曼光谱中总在（1710土3）cm-1。
06:08:55
②拉曼活性振动 诱导偶极矩 = E
非极性基团，对称分子。 拉曼活性振动-伴随有极化率变化的振动。
对称分子： 对称振动→拉曼活06性:0。8:5不5 对称振动→红外活性
(二) Raman光谱
CCl4的Ramam光谱图
06:08:55
1. Raman光谱特点
(1) 拉曼光谱记录的是stoke 线。 (2) 测量相对单色激发光频率的位移。
(1) 对不同物质： 不同。
(2) 对同一物质： 与入射光频率无关；表征分子振-
转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据；分子振-转
光谱；与红外光谱互补。
(3) Raman散射的产生：光电场E中，分子产生诱导偶极
矩，即
= E
分子极化率，分子电子云分布改变的难易程度。
06:08:55
06:08:55
4）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱 带。形成环状骨架的键同时振动。
5）在拉曼光谱中， X＝Y＝Z，C＝N＝C，O＝C＝O 这类键的对称伸缩振动是强谱带，反之，非对称伸 缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。
6）C—C伸缩振动谱带在拉曼光谱中强，红外光谱中弱。
06:08:55
3.实验结束，首先取出样品，关断电源。 4.注意激光器电源开、关机的顺序正好相反。
06:08:55
四、 激光拉曼光谱法的应用
（一） 拉曼光谱与红外光谱的比较
拉曼光谱 光谱范围40～4000 cm-1
红外光谱 光谱范围400～4000 cm-1
水可作为溶剂
试样可盛于玻璃瓶，毛细管等容器 中直接测定
固体试样可直接测定
06:08:55
2 表面增强拉曼光谱SERS
试样吸附在金属表面上，增103～106 表面与共振联用检测限10－9～1012 mol/L
表面增强拉曼使用中的注意事项
1.保证使用环境：具备暗室条件；无强震动源、无强 电磁干扰；不可受阳光直射。
2.光学器件表面有灰尘，不允许接触擦拭，可用气球 小心吹掉。
当激发光的频率等于电子吸收谱带的频率时， 称为严格的共振拉曼效应。
拉曼强度增万至百万倍，高灵敏度，宜定量 共振，高选择性 可调染料激光器
06:08:55
测量共振拉曼效应时的注意点：
1.多谱线输出的激光器（或可调谐的激光器）。 2.试样的浓度必须很低
避免产生热分解作用，通常在10-8 mol·L-1左右。 共振拉曼散射的强度较普通拉曼谱带的强度增加104～ 106倍，需要的试样浓度很低，故在研究具有发色基团的 样品和低浓度的生物样品有很大应用。
06:08:55
拉曼光谱技术的优点
• 提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定 性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤 探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外
• 1 、由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶 液中的生物样品和化学化合物的理想工具。
• 2 、拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对 有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖 相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和 检测器
激发虚态
h(0 - )
E1 + h0
E0 + h0 h0
h0 h0
h0 +
E1
υ=1
ER0ayleigh散射 υ=0 Raman散射 h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态。
06:08:55
The Nobel Prize in Physics 1930
• “for his work on the scattering of light and for the discovery of the effect named after him”
• Sir Chandrasekhara Venkata Raman • (1888 – 1970) • Calcutta University
06:08:55
（三）有机化合物
与红外互补， Raman适骨架，IR适端基
振动 O-H C=C
σ/cm-1 拉曼强度 红外强度
3650-3000 w
s
1900-1500 vs-m
o-w
N=N芳取代 1440-1410 m
o
06:08:55
（四）在生命科学领域额
• 1、生物分子的鉴定与结构表征 • 拉曼光谱技术在测量生物分子时,具有结构信息量大,测量速度
2 拉曼光谱的谱图特征
由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息： 1）同种原子非极性键S—S，C＝C，N＝N，C≡C,
强拉曼谱带， 随单键双键三键谱带强度增加。
2）红外光谱中，由C≡N，C＝S，S—H伸缩振动的谱 带较弱或强度可变，而拉曼光谱中则是强谱带。
3）强极性基团在拉曼中是弱谱带如极性基因C＝O 在红外中是强谱带，而在Raman中是弱谱带。
互补
拉曼光谱与红外光谱的关系
O=C=O
对称伸缩
偶极距不变无红外活性 极化率变有拉曼活性
06:08:55
O=C=O
反对称伸缩
偶极距变有红外活性 极化率不变无拉曼活性
拉曼光谱与红外光谱的关系
结构分析：H4C4N4
拉曼C=C 1623 cm-1 强 红外C=C 1621 cm-1 强
CN C
NH2
CN C
06:08:55
水不能作为溶剂 不能用玻璃容器测定 需要研磨制成 KBr 压片
（二）无机体系
优于红外，基于M－Org键的振动 M－O也具有Raman活性 Raman谱证实：
V(IV)是VO2＋不是V(OH)22＋ 硼酸离解是B(OH)4-不是H2(BO)3－
Raman光谱可求H2SO4等强酸的解离常 数
06:08:55
• 1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复 兴。这是由于激光器输出的激光具有很好的单色 性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得拉 曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子 激光器。于是拉曼光谱学的研究又变得非常活跃 了，其研究范围也有了很大的扩展。随探测技术 的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、 化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广 泛的应用，越来越受研究者的重视。除扩大了所 研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测 环境污染、分析各种材料等方面拉曼光谱技术也 已成为很有用的工具。
0点
特点： （1）避免了荧光干扰； （2）精度高； （3）消除了瑞利谱线； （4）测量速度快。
06:08:55
（四）发展
1 共振拉曼光谱RRS
当激发光的频率接近或等于试样的电子吸收谱 带的频率时，发生共振拉曼效应。
当激发光的频率接近电子吸收谱带的频率时， 称为准共振拉曼效应。
试样室
发射透镜 使激光聚焦在样品上
收集透镜 使拉曼光聚焦在双单色仪的入射
狭缝
06:08:55
仪器心脏
双单色仪 2个光栅，4个狭缝
减少杂散收光
检测器 光电倍增管，
光子计数器
06:08:55
（三）傅里叶变换-拉曼光谱仪
光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064 m）。 检测器：高灵敏度的铟镓砷探头。
Raman散射与Raman位移
1. Raman散射
Raman散射的两种跃迁能 量差：
E=h(0 - )
产生stokes线；强；基态分 子多。
E=h(0 + )
产生反stokes线；弱。 Raman位移： Raman 散 射 光 与 入 射 光 频 率差。
06:08:55
2. Raman位移
快,操作方便等优点,尤其是在测量DNA 水溶液时,几乎不受水 的干扰,故在DNA 的研究中非常直接和有效。通过对DNA 分子 的拉曼光谱研究,可以从分子水平上了解遗传、代谢、分化及 癌变等过程的生命本质。 • 2、药物与生物分子的作用机理探讨 • 药物和生物大分子的相互作用机理可通过其拉曼光谱图中新谱 带的出现，谱带位移和谱带强度变化等加以研究。 • 对药物和生物大分子相互作用的研究,有助于加深理解药物与 生物大分子 的作用机理、探索新的有效的药物。 • 实例：抗坏血酸主要是通过OH 的氢键和C2O 基团与DNA的磷 酸盐、碱基及脱氧核酸供体原子发生相互作用。
06:08:55
• 3、 拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库 搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分 析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相 关。 4 、因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫 米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是 拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉 曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小， 可分析更小面积的样品。 5 、共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子 特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选 择性地增强1000到10000倍。
Δν=| ν 0 – ν s |, 即散射光频率与激发光频之差。 Δv取决于分子振动能级的改变， 所以他是特征的。
与入射光波长无关 适用于分子结构分析
06:08:55
3.红外活性和拉曼活性振动
①红外活性振动
ⅰ.永久偶极矩；极性基团。 ⅱ.瞬间偶极矩；非对称分子。
eE
r e
红外活性振动-伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸 收谱带。