数据分析那点事儿：（二）激光拉曼光谱分析
我们知道一束单色光入射于试样后有三个可能的去向：一部分被透射、一部分被吸收、还有一部分光则会被散射。散射光中的大部分波长与入射光是相同的，而一小部分由于试样中分子振动和分子转动的作用，使得波长发生偏移，这种波长发生偏移的光所形成的光谱就是拉曼光谱。
在拉曼光谱中我们常常会看到一些尖锐的峰，它是试样中某些特定分子的特征，这就使得拉曼光谱具有进行定性分析并对相似物质进行区分的功能。而且，由于拉曼光谱的峰强度与相应分子的浓度成正比，拉曼光谱也能用于定量分析。通常，将获得和分析拉曼光谱以及与其应用有关的方法和技术称为拉曼光谱分析（Raman Spectroscopy）。
拉曼光谱的发现与研究进展
20世纪20年代，光散射的量子理论蓬勃发展。在1923~1927年间，斯迈克尔（Smekal）、海森伯格（Heisenburg）、薛定谔（Schrödinger）和狄拉克（Dirac）等著名物理学家，根据量子力学理论，先后预言了“单色光被物质散射时可能存在有频率发生改变的散射光”，这为随后不久拉曼等人发现的拉曼效应奠定了基础。
1928年，印度物理学家拉曼在研究苯的光散射时发现，在散射光中除了有与入射光频率相同的谱线外，还有与入射光频率发生位移（频率增加和减少）且强度极弱的谱线。前者是已知的瑞利（ Rayleigh）散射光，称为瑞利效应，而后者是新发现的，后来以发现者拉曼的名字命名的拉曼散射光，称为拉曼效应。为此，拉曼获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。
在1928~1940年间，拉曼光谱受到广泛的关注，尽管拉曼光谱在实验技术上有很多困难。但与当时刚发展起来的红外光谱在实验技术上的困难相比，拉曼光谱仍不失为方便易行的测试方法。在当时，拉曼光谐技术是分子结构研究和分析化学的主要手段。
1940~1960年间，拉曼光谱的地位一落千丈，主要是由于当时红外技术的进步和廉价的商品双光束红外分光光度计问世，使红外光谱测试技术大为简化，对各种状态的样品都能得到满意的光谱图，其方便程度大大超过了拉曼光谱。于是，在分子光谐研究中，红外光谱技术基本上取代了拉曼光谐技术，处于主要地位，这种状态大约一直持续到20世纪的50年代末期。
1960年以后，激光技术给拉曼光谱带来了新的生机并很快导致了拉曼光谱的复苏。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。此外，在此期间研制成功了由激光器、双联或三联单色仪、光子计数系统和计算机组成的现代拉曼光谱仪器，使拉曼光谱测量达到与红外光谱一样方便的水平。
纵观拉曼光谱的发现和发展，可以看到一种新技术的出现对科学研究所发挥的巨大作用，同时也可以看出这种新技术的发展强烈地依赖于其他技术的发展。随着拉曼光谐技术的发展，其应用的范围和在科学研究中所起的作用也日趋广泛和重要。当前，拉曼光谱在有机化学、无机化学、生物化学、催化、表面化学、分子结构、矿物学、半导体材料等研究领域中都有广泛的应用，已经成为这些学科的重要研究手段。
拉曼光谱基本原理
当一束频率为v₀的激光照射到样品上与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子会与样品的分子发生弹性碰撞并以相同的频率散射开来，但是光子的频率并没有改变，这种散射称为瑞利散射。在发生瑞利散射的同时，10^(-10)-10^(-6)的光子与样品的分子发生非弹性碰撞，光子不仅改变了传播方向，也改变了频率，而频率的变化取决于散射物质的特性，这种散射称为拉曼散射，获得的光谱称为拉曼光谱。
拉曼散射有两种类型
