拉曼散射的产生原理
光子和样品分子之间的作用可以从能级之间的跃迁来分析。样品分子处于电子能级和振动能级的基态,入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要的能量,但又不足以将分子激发到电子能级激发态。这样样品分子吸收光子后到达一种准激发状态,又称为虚能态。
样品分子在准激发态时是不稳定的,它将回到电子能级的基态。若分子回到电子能级基态中的振动能级基态,则光子的能量未发生改变,发生瑞利散射。
如果样品分子回到电子能级基态中的较高振动能级即某些振动激发态,则散射的光子能量小于入射光子的能量,其波长大于入射光。这时散射光谱的瑞利散射谱线较低频率侧将出现一根拉曼散射光的谱线,称为STokes线。
如果样品分子在与入射光子作用前的瞬间不是处于电子能级基态的最低振动能级而是处由子能级基态中的某个振动能级激发态,则入射光光子作用使之立跃迁到准激发态后,该分子退激回到电子能级基态的振动能级基态,这样散射光能量大于入射光子能量,其谱线位于瑞利谱线的高频侧,称为 antiStokesStokes线和anti -Stokes- Stokes线和anti- StokesR线统称为拉曼谱线。由于振动能级间距还是比较大的,因此,根据波尔兹曼定律在室温下,分子绝大多数处于振动能级基态,所以 Stokes -Stokes线。拉曼光谱仪一般记录的都只是 Stokes线。
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