四氯化碳的拉曼光谱研究

物理与工程　Vol.17　No.2　2007拉曼光谱实验方法及谱分析方法的研究师振宇1　黄　山2　方　堃3霍剑青4(指导教师)(1中国科学技术大学近代物理系;2中国科学技术大学少年班;3中国科学技术大学物理系;4中国科学技术大学理学院)(收稿日期2006211230)摘　要　本文提出了振动拉曼光谱的实验方法和谱图数据处理方法,并应用于四氯化碳、苯等样品的拉曼光谱的获得和谱分析中.实验结果与通过Gaussian 计算软件计算的理论结果相吻合.结果表明,本文提出的方法能有效地获得信号较弱和在较窄的谱段上谱线强度比相差悬殊的拉曼振动散射谱,并对其进行谱分析.关键词　拉曼光谱;实验方法;数据处理;去噪处理　引言拉曼光谱是分子或凝聚态物质的散射光谱,入射光是强单色光,散射光除含有频率未变的光(称瑞利散射)外,还含有相当弱的有频率增减的光,其中带有散射体结构和状态的信息.在凝聚态物理学中,拉曼光谱是取得结构和状态信息的重要手段,因此拉曼光谱在科学研究和国民经济各领域得到广泛的应用.拉曼光谱[1]也是大学物理实验中的重要实验.实验中由于拉曼散射光强弱和噪声干扰等原因,往往无法获得完整的谱图,因此无法对其进行分析.本文以大学物理实验中常用的四氯化碳、苯等样品为例,运用L RS 2III 激光拉曼光谱仪研究了拉曼光谱实验方法和对谱图数据变换后的谱分析方法,并应用Gaussian 软件[3]对四氯化碳、苯等样品的谱图进行了理论分析.结果表明,实验数据与理论值吻合.　实验原理和实验方法拉曼散射[1]是光和物质相互作用引起的,在光子和散射物质分子的碰撞过程中,散射物质会从入射光子吸收部分能量,或把自身的能量加到入射光子身上去,再发射的光子便与原光子不相干,从而形成新的谱结构.当光子与分子发生弹性碰撞时,光子与分子之间没有能量交换,此时,散射光与入射光频率相同,这种频率未变的谱线叫做瑞利线.当光子与分子发生非弹性碰撞时,光子改变了能量和运动方向,使散射光频率ν与入射光频率ν0不同,ν<ν0的谱线称斯托克斯线;ν>ν0的谱线称为反斯托克斯线.三种谱线的频率各为ν0、ν0+Δν、ν0-Δν,而有用的信息就包含在Δν的数值及其强度、偏振等参量中.瑞利线的强度约为入射光强的10-3量级,较强的斯托克斯线的强度则不到入射光的10-6量级;反斯托克斯线起因于样品中较高能态的作用,按玻耳兹曼分布率,其数甚少,故相应强度也大减,不到斯托克斯线的1/10.在较窄的谱段上有强度比如此悬殊的谱线同时出现,因此,如何获得清晰的信号较弱的拉曼散射谱是拉曼光谱技术和实验方法的关键.为获得信号较弱的拉曼散射谱,通常拉曼光谱仪的基本结构如图1所示.图1　拉曼光谱基本结构示意图本文采用天津港东的L RS —Ⅲ激光拉曼光谱仪,以倍频YVO 3:Nd 激光为光源,光源波长为物理与工程　Vol.17　No.2　2007532.0nm.采用光电倍增管作为拉曼光谱的单通道接受器件,单光子计数器进行信号处理,并应用计算机对谱仪运行进行自动控制、自动信号采集和加工处理.拉曼散射是一种极微弱的光,其强度小于入射光强的10-6,比光电倍增管本身的热噪声水平还要低.当弱光照射到光阴极时,每个入射光子以一定的概率(即量子效率)使光阴极发射一个电子.这个光电子经倍增系统的倍增最后在阳极回路中形成一个电流脉冲,通过负载电阻形成一个电压脉冲,这个脉冲称为单光子脉冲.除光电子脉冲外,还有各倍增极的热发射电子在阳极回路中形成的热发射噪声脉冲.热电子受倍增的次数比光电子少,因而它在阳极上形成的脉冲幅度较低.此外还有光阴极的热发射形成的脉冲.噪声脉冲和光电子脉冲的幅度的分布如图2所示.拉曼散射形成的光电子脉冲和光电倍增管的热噪声脉冲在脉冲幅度和分布上都不相同,利用脉冲幅度甄别器把幅度低于V h 的脉冲抑制掉.只让幅度高于V h 的脉冲通过就能实现单光子计数.图2　光电倍增管输出脉冲分布　实验获取谱图及数据处理(1)阈值的选取谱图质量灵敏性依赖于甄别电平(阈值)的选取.如果选择过小则脉冲幅度甄别器无法排除噪声脉冲的干扰,拉曼散射峰将被淹没于噪声之中;而如果选择阈值过大,拉曼散射信号将减弱或被误认为噪声从而被排除.本实验采用的光电倍增管输出脉冲分布图中V h =21V.图3为实验中分别取阈值19V 、21V 、24V 时获得的拉曼光谱图.其中19V 、21V 、24V 分别对应图3中的a 、b 、c .由图3可知,当阈值选取为21V 时,获得的谱图效果最佳.图3　选取不同阈值时的拉曼光谱(2)分段获取强度相差悬殊的谱线在苯的拉曼光谱的实验中,由于斯托克斯线和反斯托克斯线的强度相差过大,在相同的实验参数下,常常无法同时获得清晰和对比明显的斯托克斯和反斯托克斯谱线.实验中可采用选取不同的实验参数分段获取的方法,适当延长反斯托克斯线的扫描积分时间,以增大其强度,然后针对不同的区域选择合适的纵坐标以计数率最大值,使得拉曼光谱图中斯托克斯线和反斯托克斯线各个峰值都比较明显.图4　苯的拉曼光谱图实验中采用苯样品,对斯托克斯线和反斯托克斯线采用相同的扫描积分时间和不同的扫描积分时间分别测试,获得谱图4和图5.图4中的物理与工程　Vol.17　No.2　2007(a 1)、(b 1)分别为在同等条件下测得的斯托克斯线和反斯托克斯线,图5中的(a 2)为原积分时间并且调整纵坐标分度值之后的斯托克斯线;(b 2)为延长积分时间并且调整纵坐标分度值之后的反斯托克斯线.图5　分段获取的苯的拉曼光谱图(3)数据处理为使谱图数据的可比较性更强,对谱图数据的纵坐标进行了取以10为底的对数的处理,图6中的(a )、(b )分别为取对数前和取对数后的谱图.显然取对数后反斯托克斯线更突显,拉曼光谱图关于瑞利线的对称性也更加显著.　理论计算与实验结果对比用Gaussian 计算软件[3]采用闭壳层Hartree 2Fock [2]方法,使用62311G (d )基组,对苯和四氯化碳进行优化及振动计算.由于Gaussian 计算软件中使用的是气态分子的模型.而实验中采用的是液态样品,因此在拉曼光谱强度计算上会产生一些差异.但是由于实验所采用的样品都为非极性分子,分子之间不存在氢键等强相互作用,可认为是近独立体系,其本征振动频率在实验范围内并不会因为液态而产生明显变化,因此可以采用Gaussian 软件的计算结果对其拉曼振动的本征频率进行标定和检验.四氯化碳计算的结果为表1所示.(a )纵坐标取对数前的谱图(b )纵坐标取对数后的谱图图6　取对数前、后的拉曼光谱图表　1频率/cm -1224.0254224.2814326.6016拉曼强度/A 4/AMU 0.00800.01910.0001频率/cm -1326.8714326.9296486.1319拉曼强度/A 4/AMU 0.01450.00910.0034频率/cm -1794.5165795.2350795.9851拉曼强度/A 4/AMU0.00140.00160.0016 表中四氯化碳有9种振动方式,可以分为4类振动模式对应着4种分子振动能量,它们对应的振动频率分别为频率/cm -1224.0254326.6016486.1319794.5165 用本文阐述的实验方法获得的四氯化碳拉曼光谱图与理论计算谱图的比较如图7所示,图中(a )、(b )分别为实验光谱图和理论计算谱图.物理与工程　Vol.17　No.2　2007图7　四氯化碳的实验与理论计算拉曼光谱对比用上述同样的方法计算,苯总共有30种振动本征模式,其本征频率和强度如表2所示.表　2频率/cm -1413.0431413.7654624.2749拉曼强度/A 4/AMU 0.00020.00240.0002频率/cm -1624.4754684.6204722.0719拉曼强度/A 4/AMU 0.00020.00010.0014频率/cm -1855.4477856.9458962.4292拉曼强度/A 4/AMU 0.00010.00070.0001频率/cm -1963.44811003.56541013.9302拉曼强度/A 4/AMU 0.00100.00030.0001频率/cm -11026.55491061.13551061.2813拉曼强度/A 4/AMU 0.00010.00010.0001频率/cm -11178.73861200.89281201.0539拉曼强度/A 4/AMU 0.00010.00020.0004频率/cm -11338.26411387.39071519.9150拉曼强度/A 4/AMU 0.00010.00070.0001频率/cm -11520.20091642.31191642.4148拉曼强度/A 4/AMU 0.00010.00010.0002频率/cm -13154.25543163.65023164.2866拉曼强度/A 4/AMU 0.00040.00030.0012频率/cm -13180.20023180.75713191.6642拉曼强度/A 4/AMU0.00070.00070.0004 由于振动频率存在简并,实际仅存在有20个不同的振动频率,它们的数值为表3所示: 表　3频率/cm -1413.0431624.2749684.6204722.0719856.9458频率/cm -1962.42921003.56541013.93021026.55491061.1355频率/cm -11178.73861200.89281338.26411387.39071519.9150频率/cm -11642.31193154.25543163.65023180.20023191.6642 实验中测得的拉曼光谱谱带远少于理论值,其原因除相等能量简并外,还由于仪器的限制,使谱带强度过弱,吸收带超出仪器测试范围;仪器分辨率有限,以至于能量相近的吸收带无法分开等.实验中测得的苯拉曼光谱和相应的理论计算光谱图如图8所示.其中(a )为实验谱图,(b )为理论计算谱图.图8　苯实验与理论计算拉曼光谱图对比由于H F 方法忽略电子相关效应,所测得的频率结果有系统误差,大约在10%～12%.一般对于HF 方法,采用计算的频率乘以矫正因子0.9613,从而与实验值吻合.通过理论计算谱图和实验谱图对比,可以看出实验拉曼光谱谱线频率的数据能够和理论值较好地吻合,从而证明了本文阐述的实验方法和谱数据处理方法的可行性.　结论本文以四氯化碳和苯样品为例,采用脉冲幅度甄别器阈值的选取方法,分段获取强度相差悬殊谱线的方法以及对数处理数据等方法得到了强物理与工程　Vol.17　No.2　2007度对比较为明显的拉曼光谱图,并且采用Gaussian计算软件对样品的拉曼光谱图进行了理论计算.结果表明,实验数据同理论值吻合,从而证明了本文所用实验方法和谱图数据处理方法的正确性和可行性.该方法在拉曼光谱的获得及其谱分析中将有广泛的应用和参考价值.参　考　文　献[1]　轩植华,霍剑青,姚坤等.大学物理实验　第四册.北京:高等教育出版社2006.6:50～59[2]　M.J.Frisch,Y.Yamaguchi,H. F.Schaefer,III and J.S.Binkley.Analytic Calculation of Raman Intensities for Closed2Shell Wavefunctions.J.Chem.Phys.,1986, 84,531[3]　Gaussian03User’s Reference∂leen Frisch Michael J.Frisch Gary W.Trucks(上接第59页)参　考　文　献[1]　王长春.从能量的角度讨论两体碰撞问题.大学物理,2005,24(9):18～19[2]　程守洙,江之永.普通物理学(第4版)　第一册.北京:高等教育出版社,1982.105[3]　孙安媛,黄沛天.也谈完全非弹性碰撞和恢复系数.大学物理,2001,20(3):9～11[4]　黄沛天,马善钧.跟踪碰撞的图形描述.大学物理,2005,24(4):8～10征登广告本刊承办刊登关于教学仪器、高新技术产品和新书出版等广告,欢迎有关公司、厂家及各界人士与我刊联系,商洽广告业务,我们一定信守合同,并以优惠价格收取费用.联系办法详见封四.。

实验八 激光拉曼光谱一、实验目的本实验主要通过记录CCl 4分子的振动拉曼谱，学习和了解拉曼散射的基本原理、拉曼光谱实验及分析方法。

二、实验原理当波数为0~v 的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总会有一部分光被散射。

按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三类：第一类，其波数基本不变或变化小于10-5cm -1，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为0.1cm-1，称为布里渊散射；第三类是波数变化大于lcm -1的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射光最弱。

图1是用氩离子激光照射样品，用光电记录法得到的振动拉曼光谱。

其中最强的一支光谱0~v 和入射光的波数相同，是瑞利散射。

此外还有几对较弱的谱线对称地分布在0~v 两侧，其位移0~<∆v 的散线称为斯托克斯线，0~>∆v的散射线称为反斯托克斯射。

拉曼散射光谱具有以下明显的特征：图1 振动拉曼散射光谱1．拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移v ~∆与入射光的波长无关；2．在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧；3．一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。

拉曼散射的半径典量子解释按量子论的观点，频率为ω0的入射单色光可以看作是具有能量为 ω0的光子。

当光子与物质分子碰撞时有两种可能，一种是弹性碰撞，另一种是非弹性碰撞。

在弹性碰撞过程中，没有能量交换，光子只改变运动方向，这就是瑞利散射；而非弹性碰撞不仅改变运动方向，而且有能量交换，这就是拉曼散射。

处于基态E0的分子受到入射光子 ω0的激发跃迁到一受激虚态，而受激虚态是不稳定的，很快向低能级跃迁。

如果跃迁到基态E0，把吸收的能量 ω0以光子的形式释放出来，这就是弹性碰撞，为瑞利散射。

如果跃迁到电子基态中的某振动激发态E n上，则分子吸收部分能量 ωk，并释放出能量为 (ω0-ωk)的光子，这是非弹性碰撞，产生斯托克斯线。

4nbt的拉曼光谱
在4nbt的拉曼光谱中，我们可以观察到一些特征峰和频率。

这
些特征峰的位置和强度可以告诉我们关于分子中化学键的信息。

例如，C-H伸缩振动通常在高频区域，S-H伸缩振动通常在低频区域。

通过分析这些特征峰的位置和强度，我们可以推断出4nbt分子中化
学键的性质和结构。

此外，拉曼光谱还可以提供关于分子的对称性和晶体结构的信息。

通过观察拉曼光谱中的对称性标记和晶体取向效应，我们可以
了解4nbt分子的空间结构和排列方式。

除了分子结构信息，4nbt的拉曼光谱还可以用于定量分析。

通
过测量特定峰的强度和频率，可以建立定量分析模型，用于确定样
品中4nbt的含量。

总的来说，4nbt的拉曼光谱是一种非常有效的分析手段，可以
提供关于分子结构、化学键、对称性和定量分析的重要信息。

通过
对其拉曼光谱的全面分析，我们可以更好地理解和表征这种化合物。

四氯化碳乙醇和甲醇的拉曼光谱研究1四氯化碳, 乙醇和甲醇的拉曼光谱研究罗伟杰10. 引言:复旦大学物理系上海邯郸路 220号 200433摘要 : 本实验使用拉曼光谱仪, 获取四氯化碳, 无水乙醇和无水甲醇的拉曼光谱. 然后, 通过对拉曼光谱谱线的频移, 强度和偏振的分析, 确定化合物所含的化学键或基团种类, 及其振动模式, 同时介绍拉曼光谱分析的一般方法和技巧, 最后说明拉曼光谱在科学研究领域的应用价值关键词 : 拉曼光谱 Rayleigh 散射极化率张量振动能级四氯化碳无水乙醇无水甲醇中国分类: 文献标识码: 文章编号:光入射到介质中, 将会受到介质中的电子散射. 在其散射光光谱中, 频率等于入射光频率的谱线称为 Rayleigh散射谱线, 而频率不等于入射光频率的谱线称为拉曼散射谱线. 频移与分子的固有振动模式有关, 传递着分子实际的结构成分和对称性等信息. 拉曼谱线的强度非常微弱, 约为入射光强度的10?6, Rayleigh散射谱线强度的10?3, 所以需要使用强度高, 单色性好的激光作为入射光束, 才能观测到拉曼谱线1. 实验原理:1.1. 拉曼光谱的经典解释:按照经典电动力学, 分子在外电场??作用下产生感应电偶极矩当外电场??不太强时,感应电偶极矩??与外电场??满足:称为分子的电极化率张量,与分子的结构和取向有关, 并且是关于描述分子相对平衡位置作简谐振动的简正坐标Qi 的函数. 注: 约定分子只有振动, 而没有转动. 一般认为Qio很小, 可以将??对Qi作一阶的 Taylor展开:+?Qi?o Qii +Qi?o Qio cosωi t +φio i代入1式, 取入射光束为单色线偏振光: +Qi?o Qio cosωi t + φio i cosωt cosωt + 12Qi?o?Qio ?cos?ω ?ωit? φio?+ cos?ω +ωit + φio??i1作者简介: 罗伟杰1989-4-11, 男, 复旦大学物理系本科在读邮箱: 0830*******@//0>.1232振动着的电偶极矩??往外发射电磁波, 3式中每一个简谐项均对应拉曼光谱中一条谱线ω0的谱线称为 Rayleigh散射谱线, ?ω?ωi的谱线称为 Stocks拉曼谱线, ?ω+ωi的谱线称为 Anti-Stocks拉曼谱线ω±ωi称为拉曼频移, 来自分子的固有振动频率, ωi的大小取决于原子的质量和原子之间的力常数等. 3式中, 系数Qi?o ≠ 0称为拉曼活性条件, 作为拉曼散射的"选择定则"1.2. 拉曼光谱的半经典量子力学解释:将分子的振动模式看作电子Hamilton 量的本证态, 并把对应的本证值作为"振动能级"使得电子在原来只有基态能级Eo的基础上, 额外增加了振动能级Eo +?ωi电子在基态时, 可以处于Eo , 或也可以处于Eo +?ωi , 并且布居数遵循Boltzmann分布. 还可以考虑"转动能级".注: 半经典是指对量子客体分析中使用了"转动", "振动", Boltzmann分布这些经典概念图1 拉曼光谱的半经典量子力学解释的能级图解电子吸收一个入射光子?ω, 会从基态跃迁到一个"实际不存在的虚能级"上, 便立即退激, 回到基态并且重新发射光子. 拉曼频移±ωi来自基态能级与振动能级之间的能量差注: 在跃迁概率的计算中, 涉及到 Hamilton量的微扰项 H'的矩阵元计算, 但是虚能级并不对应一个实际存在的量子态, 则该矩阵元又如何计算? 如何确定涉及虚能级的跃迁概率这时一般约定, 电子在各个振动能级受激, 或退激到各个振动能级的跃迁概率都是一样的可以看到拉曼光谱的半经典量子力学解释是比较粗糙的, 但却又是普遍流行的, 常见于各种教材和期刊中, 流行的原因是它引进了"振动能级"的概念, 使得关于拉曼频移的物理图像相当清晰, 而又让人熟悉1.3. 拉曼谱线的偏振特性:定义散射平面为入射光束与散射光束所在的平面. 设: 在偏振方向垂直于散射平面的线偏振光照射下, 散射光在平行于散射平面方向上的强度为 I‖⊥ , 在垂直于散射平面方向上的43强度为 I⊥⊥ , 定义退偏度ρ⊥为:ρ⊥π2? I‖π/2⊥I⊥π/2⊥注: 对于CCl4 ,ρ⊥ ?π2? 3γ245α2 + 4γ 2 34α为平均极化率, α 0时, 谱线为圆偏振光γ为各向异性率, γ 0时, 谱线为线偏振光. π/2为散射角2. 实验仪器和实验环境:拉曼光谱仪, 半导体激光器532nm, ≥40mW实验环境: 温度: 21.8℃, 湿度: 40.0%注: 拉曼光谱仪测量时, 可以选择波长模式/波数模式. 波数模式下, 软件内部预设: k ≡ 1532.0nm? 1λ ?γγ?o ?Δγ? 12πc ?ωk是有效波数差Δγ?的相反数, 而不是一般意义下的波数!!波长模式/波数模式下, 仪器的扫描只会往波长增大的方向扫描3. 实验光路调节:图2 拉曼光谱实验的正入射法部分光路图1. 适当调节样品管, 反射镜的位置与倾角, 使得激光光束与"柱形"样品管的轴心重合,并且激光光束的束腰位置位于样品管中心. 目的是让样品能够被激光光束充分照射, 获取尽可能多的散射光2. 适当调节光筒, 聚光镜 1, 物镜 1, 2的位置和倾角, 使得激光光束的束腰位置清晰成像于入射缝平面共两个像, 并且与入射缝中心重合. 目的是会聚散射光到探测系统中4. 实验数据的处理与分析:4.1?拉曼谱线的强度和频移:设置: 积分时间300ms, λ500nm~560nm, Δλ0.1nm, 阈值 24, 负高压 7, 波数模式654注: 入/出射缝的缝宽越小, 峰越尖细, 但峰的高度却越低. 反之则相反. 适当调节入/出射缝的缝宽, 使得峰尖锐且明显, 但又不至于被噪声或本底淹没即可图3的拉曼光谱波数模式Δγ?0的谱线为 Stocks拉曼谱线, 对应图3右边的 1' ~ 5' 峰. Δγ?0的谱线为 Rayleigh散射谱线, 对应图3中间的高峰. Δγ?0的谱线为 Anti-Stocks拉曼谱线, 对应图3左边的 1 ~ 5峰. 注: k ?Δγ图3中可以看到拉曼光谱是具有本底的, 本底不是由仪器引入的, 若关闭入射缝, 则拉曼光谱恒为 0. 如果不考虑环境的干扰, 本底是由分子的"转动能级"贡献. 与分立的"振动能级"不同的是, "转动能级"是准连续的. 如图3, 确定拉曼谱线的强度 I 时, 需要扣除本底注: 如果用经典电动力学解释, 本底是由分子极化率张量高阶展开项阶数≥2贡献的图3中可以看到峰是有一定展宽的, 因为"虚能级"具有一定寿命?t, 根据不确定性原理E*t≥?/2, 得到"自然展宽"?E. 若还考虑成像系统的像差, 峰的展宽必然比"自然展宽"大设: Δγ?0, 按照半经典量子力学解释, 可得 Stocks/Anti-Stocks拉曼谱线强度的比值为: ISIAS hcγ?o ?Δγ?gexp?0/kThcγ?o + Δγ?gexp?hc Δγ?/kT γ?o ?Δγ?γ?o + Δγ?exphcΔγ?/kTλo532nm, 则γ?o 18797cm?1, 而Δγ?218cm?1~776cm?1, T300K, 所以ISIAS ≈exphcΔγ?/kT 2.83~44.6 1即: Stocks拉曼谱线的强度要比相应的 Anti-Stocks拉曼谱线强! 如图3 考虑到拉曼光谱仪的零点在使用时间长了之后, 会发生偏移. 所以对Rayleigh散射谱线1 23451' 2'3'4'5'I675使用高斯函数拟合来确定拉曼光谱仪的零点, 如图3拟合结果为xo 33.2cm?1峰的序号n/n'简并度gk/cm?1-33.2k'/cm?1-33.2Δγ?/cm?1平均值Δγ?/cm?1参考值1 / 1'2 -794.2 778.2 786.2 7902 / 2' 1 -631.1 755.5 693.3 7623 / 3' 1 -463.3 458.8 461.1 4594 / 4' 3 -312.9 313.6 313.3 3145 / 5' 2 -222.3 217.8 220.1 218表1拉曼光谱波数模式的相关数据表表1可以看到, 1 / 1', 3 / 3', 4 / 4', 5 / 5'拉曼谱线相对于 Rayleigh散射谱线近似对称分布,除了 2 / 2'细心观察发现, 2峰偏离 1峰较远, 并形成"土包". 2' 峰则靠近 1' 峰, 近似合并1' 和 2' 峰原来是重合的, 对应一个 3重简并的能级, 但是经过简并微扰后, 简并出现部分破缺, 形成所谓费米共振能级, 而 1' 和 2' 峰则被称为费米共振拉曼谱线按照光谱分析学认为: 拉曼谱线的峰位相对于原来位置的偏移, 与分子沿该方向振动所受到的张力或应力改变有关, 张力或应力的改变来自分子整体构型, 也可能来自化学环境CCl4的结构具有高度对称性. 猜测: 张力或应力的改变来自化学环境, CCl4分子之间在分子极矩的作用下, 形成类似于"晶体"的有序排列结构, 导致分子沿不同方向振动所受到的张力或应力不同, 不仅导致原来 3重简并的峰被劈裂成 1, 2峰, 还导致了2峰位置发生偏移4.2?拉曼谱线的偏振特性: 如图2, 在刻度盘 1和 2上放入线偏振片. 设置刻度盘 2处的偏振片 2起偏器透振方向为垂直于散射平面. 使用软件的定点观测功能, 分别在各个谱线中心作定点观测, 慢慢转动刻度盘 1处的偏振片 1检偏器, 观测其强度变化, 同时记录强度有极大极小值时, 偏振片 1的透振方向结论 1. 在偏振方向垂直于散射平面的线偏振光照射下, CCl4的 Rayleigh 散射谱线是线偏振光, 偏振方向垂直于散射平面的结论 2. 在偏振方向垂直于散射平面的线偏振光照射下, CCl4的拉曼谱线:1 / 1', 2 / 2' 谱线为椭圆偏振光, 椭圆的长轴垂直于散射平面3 / 3' 谱线为线偏振光, 偏振方向垂直于散射平面4/ 4', 5 / 5' 谱线近似为圆偏振光为了获得CCl4拉曼谱线的退偏度ρ⊥π/2, 设置偏振片 1平行/垂直于散射平面, 分别获取一幅完整的拉曼光谱. 注: R o为拉曼谱线的本底, 通过本底的轮廓变化趋势近似获取6峰的序号 n极小强度 I‖π/2⊥ R-R 极大强度 o I⊥π/2⊥ R-R ρ⊥ ?π2? o 偏振特性1 /2 371.5 1227.5 0.303 椭圆偏振3 76.4 1199.1 0.064 线偏振4 576.0 775.2 0.743 圆偏振5 685.0 926.9 0.739 圆偏振5' 1652.5 2220.1 0.744 圆偏振4' 1774.4 2406.0 0.737 圆偏振3' 335.1 6651.1 0.050 线偏振1' / 2' 368.7 500.0 0.737 圆偏振!!表2拉曼谱线的偏振特性数据表4.3. 无水乙醇?的拉曼光谱分析:设置: 积分时间 1000ms, λ550nm~650nm, Δλ0.1nm, 阈值 32, 负高压 7, 波数模式图4 无水乙醇?的拉曼光谱波数模式峰的序号 n 频移 k/cm?1 k/cm?1-33.2 特征频率对应的振动模式1 901.5 868.3 CCO骨架伸缩振动2 1075.9 1042.7 CO伸缩振动3 1116.7 1083.5 CCO骨架变形振动4 1296.1 1262.9 CH2变形振动5 1478.0 1444.8 CH3变形振动6 2740.5 2707.3 CH2对称伸缩振动7 2901.3 2868.1 CH3对称伸缩振动8 2949.1 2915.9 CH2反对称伸缩振动9 2991.7 2958.5 CH3反对称伸缩振动表3 无水乙醇?拉曼光谱的相关数据表12 345678974.4. 无水甲醇?的拉曼光谱分析:图5 无水甲醇?的拉曼光谱波数模式峰的序号 n 频移 k/cm?1 k/cm?1-33.2 特征频率对应的振动模式1 782.2 749.0 CH 变形振动*2 1041.3 1008.1 CO伸缩振动3 1490.0 1456.8 CH3变形振动4 1758.3 1725.1 CO变形振动*5 2858.2 2825.0 CH3对称伸缩振动6 2974.2 2941.0 CH3反对称伸缩振动表4 无水甲醇?拉曼光谱的相关数据表注: 表3和表4中, 33.2cm?1是拉曼光谱仪在波数模式下的校正零点, 来自图3拟合结果. 而表中的"特征频率对应的振动模式"则来自光谱分析常用参考数据表拉曼光谱传递着 3个信息: 拉曼谱线的频移, 强度和偏振基团, 化学键, 和骨架等都有特定的振动模式. 如: 化学键的伸缩振动, 变形弯曲振动特定的振动模式振动状态对应特定的特征频率γ? i ωi/2πc 振动能级. 振动能级在拉曼光谱中表现为拉曼谱线. 特征频率γ?i在拉曼光谱中表现为拉曼谱线相对于 Rayleigh散射谱线的频移Δγ因此, 通过拉曼谱线的频移便可以确定分子包含的基团, 化学键和骨架种类特征频率γ?i可以通过"密度泛函+群论+光谱分析学"理论计算确定, 该项计算相当复杂,实验工作者一般是通过查表, 来获得拉曼频移与化学键种类, 及其振动模式之间的对应关系另外, 因为特征频率γ? i的理论计算结果都是带参数的, 如: 表征原子之间作用力强弱的"力常数", 其大小与分子的整体构型, 化学键的种类和化学环境有关. 所以, 同一化学键, 同1234568一振动模式, 在不同的分子中, 在不同温度, 压强, 混合比例或外场中, 将会有不同的特征频率γ?i因此, 特征频率γ?i在数据表中并不给出确定的值, 而常给出一个频率范围. 在实际情况中, 有时还可能会稍微偏离参考值或参考区域, 所以对照时需要灵活对照使用两块偏振片一个起偏, 一个检偏, 即可确定拉曼谱线的偏振特性. 偏振特性与化学键的振动方式在基团/分子中的对称性有关. 当特征频率刚好落在重叠的频率范围内时, 确定其谱线的偏振特性, 有利于区分特征频率对应的化学键种类, 及其振动模式还有, 如果已知各化学键对激光的散射概率, 则通过拉曼谱线的强度可以确定化学键的数量, 在分子中的相对比例5. 结论: 通过对拉曼谱线的频移, 强度和偏振作"静态分析", 可以方便快捷地分析出物质分子所含的化学键种类, 及其振动模式, 化学键数量在分子中的相对比例, 分子的整体构型和对称性等信息. 通过对拉曼谱线的频移, 强度和偏振作"动态分析", 如: 谱线向哪个方向偏移,偏移多少, 谱线强度的变化, 谱线的产生或湮灭等, 可以方便快捷地分析出物质分子在外场或外来物质的作用下, 构型如何变化, 特定化学键/基团的数量如何改变等规律. 因此, 拉曼光谱在科学研究领域具有重要的应用价值, 应该得到重视致谢:本实验的仪器和设备是由复旦物理实验教学中心提供在本实验开展期间, 得到了杨新菊教授的指导, 何俊同学的协助特此感谢参考文献:[1] 潘玉莲, 乙醇和甲醇混合溶液的拉曼光谱法研究, 大学物理实验, 2005年 12月第 4期[2] 近代物理实验补充讲义, 复旦物理实验教学中心提供[3] 戴道宣, 近代物理实验第二版, 高等教育出版社[4] 杨序纲, 拉曼光谱的分析与应用, 国防工业出版社[5] 张明生, 激光散射光谱学, 科学出版社。

四氯化碳的拉曼光谱1. 简介四氯化碳（Carbon Tetrachloride，简称CCl4）是一种无色、无味、无燃点的液体，化学式为CCl4。

四氯化碳是一种常见的有机溶剂，在化学工业和实验室中广泛应用。

此外，四氯化碳还具有一定的毒性，对人体健康有潜在的危害。

拉曼光谱是一种基于分子的振动和转动引起的光子散射的技术。

通过研究物质的拉曼光谱，可以获得关于分子结构和化学键信息。

本文将探讨四氯化碳的拉曼光谱，包括其特征峰以及应用。

2. 四氯化碳的拉曼光谱特征四氯化碳的拉曼光谱是通过激光照射样品而获得的。

四氯化碳的拉曼光谱具有一系列特征峰，用于识别样品中存在的四氯化碳分子。

2.1 强度峰四氯化碳的拉曼光谱中存在两个强度峰，分别位于650 cm-1和1260 cm-1。

这些峰的出现是由于四氯化碳分子内部的振动引起的。

650 cm-1的峰用于识别四氯化碳分子的存在，而1260 cm-1的峰则表明四氯化碳分子中碳和氯之间的化学键。

2.2 弱度峰除了强度峰之外，四氯化碳的拉曼光谱还包含一些弱度峰，这些峰的出现与四氯化碳分子的结构和化学键有关。

例如，1310 cm-1的峰可用于确定四氯化碳分子的对称性。

3. 四氯化碳的应用四氯化碳作为一种重要的有机溶剂，在工业和实验室中具有广泛的应用。

下面是四氯化碳的一些常见应用：3.1 溶剂四氯化碳作为一种极性溶剂，可用于溶解一些不溶于水的化合物。

在化学合成和实验室实验中，四氯化碳常用作有机反应的溶剂。

3.2 清洗剂四氯化碳具有良好的溶解能力和脂溶性，常用于清洗金属表面和电子器件。

然而，由于其毒性和致癌性，使用四氯化碳作为清洗剂已经被禁止或限制。

3.3 非挥发性润滑剂四氯化碳的低挥发性使其成为一种理想的非挥发性润滑剂。

它可以在高温下保持润滑性能，对于一些高温、高压的润滑要求非常重要。

3.4 气相色谱法检测四氯化碳可用作气相色谱检测器的填充物，用于检测其他化合物的存在和浓度。

通过监测四氯化碳在气相色谱柱中的拉曼光谱，可以确定其他化合物的种类和浓度。

[精品]四氯化碳的拉曼光谱研究四氯化碳的拉曼光谱研究拉曼光谱学是一种常用于化学、材料科学和生物学研究的技术。

拉曼光谱的原理是基于拉曼散射的物理现象，即当光在物质中传播时，会与物质的分子或原子相互作用，引发散射。

拉曼散射的特性与物质的分子结构有关，因此可以用来研究物质的化学结构和物理状态。

四氯化碳（CCl4）是一种常见的有机溶剂，具有高折射率、低挥发性和良好的溶解能力等特点，在化学、材料科学和生物学领域都有广泛的应用。

近年来，四氯化碳在光电器件、非线性光学材料和量子信息存储等领域也受到了人们的关注。

为了更好地理解四氯化碳的化学结构和物理状态，本文研究了四氯化碳的拉曼光谱。

在本文中，我们使用了532nm的激光作为激发光源，测量了四氯化碳在不同温度和不同气氛下的拉曼散射光谱。

通过对比不同条件下的光谱数据，我们可以深入探讨四氯化碳在不同环境下的分子振动和相互作用。

在常温常压下，四氯化碳的拉曼光谱主要表现为C-Cl键的振动模式。

通过对比不同温度下的光谱数据，我们发现随着温度的升高，四氯化碳的拉曼光谱强度逐渐增大，这是由于温度升高使得分子振动更加活跃。

此外，我们还发现当气氛中存在氧时，四氯化碳的拉曼光谱会发生明显的变化。

通过对比不同气氛下的光谱数据，我们发现氧气分子会与四氯化碳分子相互作用，影响其分子振动和光谱强度。

这些结果表明，拉曼光谱可以用来研究四氯化碳在不同环境下的化学结构和物理状态。

通过进一步研究四氯化碳在不同条件下的拉曼光谱，我们可以深入了解其分子振动和相互作用机制，为四氯化碳在化学、材料科学和生物学等领域的应用提供有益的信息。

本文还研究了四氯化碳在不同波长下的拉曼散射光谱。

在532nm的激光激发下，四氯化碳的拉曼散射光谱表现出明显的特征峰，其中最强峰位于约2900cm-1处。

通过改变激发光源的波长，我们发现四氯化碳的拉曼散射光谱也会发生变化。

在633nm的激光激发下，最强峰的位置发生了蓝移，约为2950cm-1。

拉曼光谱【摘要】本实验用半导体激光器泵浦的Nd3+：YVO4晶体并倍频后得到的532nm激光作为激发光源，照射液体样品的CCL4分子，通过光子计数器得到了拉曼光谱；分析谱线验证了斯托克斯线与反斯托克斯线的对称性与强度关系，得知了CCL4分子具有四种振动模式及相应的固有频率；利用偏振片及半波片改变光方向测定了退偏度，并由此分析了CCL4分子振动的对称性。

【关键词】CCL4分子振动，拉曼散射，退偏度一、引言1928年，印度物理学家拉曼（C.V.Raman）和克利希南（K.S.Krisman）实验发现，当光穿过液体苯时被分子散射的光发生频率变化，这种现象称为拉曼散射。

几乎与此同时，苏联物理学家兰斯别而格（ndsberg）和曼杰尔斯达姆（L.Mandelstamm）也在晶体石英样品中发现了类似现象。

在散射光谱中，频率与入射光频率ν0相同的成分称为瑞利散射，频率对称分布在ν0两侧的谱线或谱带ν0±Δν即为拉曼光谱，其中频率较小的成分ν0-Δν又称为斯托克斯线，频率较大的成分ν0+Δν又称为反斯托克斯线。

这种新的散射谱线与散射体中分子的震动和转动，或晶格的振动等有关。

拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。

拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。

因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。

20世纪60年代激光的问世促进了拉曼光谱学的发展。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征。

本实验将用半导体激光器泵浦的Nd3+：YVO4晶体并倍频后得到的532nm激光作为激发光源研究液体样品的CCL4分子的振动光谱，并借此研究拉曼散射。

二、实验原理（一）物理原理1、分子振动与拉曼散射谱线的关系(1)分子的振动由N个原子组成的分子具有3N个自由度。

由于分子质心有3个平移自由度，非线性分子有3个转动自由度，因此其余3N-6个自由度是描述分子中的原子振动的。

CCl4分子振动拉曼散射光谱马珂鑫兰州大学2015级原子核物理专业摘要实验研究了CCl4拉曼光谱中的Stokes和anti-Stokes线系，记录了这两组线系的光谱强度，分析了CCl4分子的拉曼光谱。

关键词CCl4;拉曼光谱引言拉曼谱是以印度物理学家拉曼(C .V .Raman)命名的一种散射光谱。

拉曼光谱对应于散射分子中的能级跃迁，为研究分子结构提供了重要手段。

本文对CCl4的拉曼光谱进行了研究，获得了4条Stokes线以及4条anti-Stokes线，并进行了相关的讨论。

实验原理用光照介质，除去被介质吸收、反射和透射外，还有一部分光被介质散射。

散射光中大部分光的频率基本相同称为瑞利（RayLeigh）散射光，另一部分光频率不同于入射光频率，通常将其中Δν>1cm-1 的光称为拉曼（Raman）散射光，Δν<1cm-1 的光称为布里渊（Brillouin）散射光。

拉曼散射光的强度通常只为瑞利散射光的10-6~10-9。

单色光子与分子相互作用，可能发生弹性碰撞和非弹性碰撞。

弹性碰撞光子与分子无能量交换，光子只改变方向而不改变能量（频率）0光的波长也未改变，例如瑞利散射。

非弹性碰撞光子与分子发生能量交换，光子改变了运动方向，同时能量（频率）也改变了，光的波长也发生了变化，例如拉曼散射和布里渊散射。

从经典角度解释，可以看做入射光的电磁波使原子或分子电极化后产生的。

设空间中一分子，在频率为ω的光波作用下，感生出一个电偶极矩，在光波不是太强时，感生的电极矩大小与入射光的电场强度成正比。

即p=αij E式中αij为极化率张量，q n 若分子以ωn做简谐振动：αij= α0ij+∑α’ij q n，其中α’ij = ∂αij∂q n=q n0cosωn t；入射电磁波以圆频率ωL振荡：E j(t) = E0j cosωL t，则：一阶近似下，P i = αij E j = α0i E0cosωL t+E0∑α’ij q n0cosωn t∙cosωL t= α0i E0cosωL t + 1E0∑α’ij q n0[cos(ωL +ωn)t+cos(ωL−ωn)t]2上式第一项是在入射光诱导下出现的电偶极矩变化项，产生的辐射与入射光具有相同的频率，是瑞利散射光，为弹性散射；第二、三项是圆频率分别为(ωL±ωn)的振荡项，可视为入射光在介质中的诱导偶极矩受到分子振动的调制，前者为anti-Stokes线，后者为Stokes 线，为非弹性散射。

ccl4拉曼光谱标准值CCL4拉曼光谱标准值。

CCL4，即四氯化碳，是一种常见的有机化合物，具有许多重要的工业和实验室应用。

在化学研究中，拉曼光谱是一种非常重要的分析技术，可以通过分子的振动和旋转信息来确定化合物的结构和成分。

因此，了解CCL4的拉曼光谱标准值对于相关研究和应用具有重要意义。

CCL4的拉曼光谱通常在液体状态下进行测定。

在拉曼光谱图上，CCL4的特征峰主要集中在400-1600 cm-1的波数范围内。

其中，最显著的特征峰包括约320 cm-1处的对称伸缩振动峰、约600 cm-1处的对称弯曲振动峰、约740 cm-1处的非对称伸缩振动峰以及约1060 cm-1处的C-Cl伸缩振动峰。

这些特征峰的位置和强度是CCL4拉曼光谱的标准值，可以作为该化合物的指纹，用于鉴定和定量分析。

除了上述主要特征峰外，CCL4的拉曼光谱图还可能包含一些次要特征峰，如C-H伸缩振动峰和C-Cl-C弯曲振动峰等。

这些次要特征峰的位置和强度也可以提供额外的结构信息，有助于全面理解CCL4的拉曼光谱特征。

在实际应用中，CCL4的拉曼光谱标准值可以用于验证实验结果、比对样品特征和质量控制等方面。

通过与标准值进行对比，可以准确判断样品中CCL4的存在和含量，确保实验数据的可靠性和准确性。

此外，CCL4的拉曼光谱标准值也为相关研究提供了重要的参考依据，有助于推动相关领域的发展和进步。

总的来说，CCL4的拉曼光谱标准值是化学研究和实际应用中的重要参考数据，具有重要的理论和实践意义。

准确把握CCL4的拉曼光谱特征，对于相关领域的科研工作者和实验人员具有重要的指导作用。

希望本文所述内容能够对CCL4的拉曼光谱研究和应用提供一定的参考价值，促进相关领域的发展和进步。

四氯化碳的拉曼光谱研究摘 要：本文以波长为532nm 的半导体激光器作为光源，研究了CCl 4液体样品分子的拉曼光谱。

测量得到了其四个简振模式的波长。

同时测量得到了各模式对应谱线在垂直与平行于偏振面方向的退偏度的大小。

关键词：拉曼散射光谱 单色仪 感应电偶极矩退偏度一、 引言拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。

以分子为例，拉曼线的数目、频移值大小和谱线强度直接与样品的振动和转动能级有关，而且从拉曼线的线宽测量还可以提供有关能级寿命的信息，因此，利用拉曼散射光谱可以研究分子中原子的空间排列和相互作用。

20世纪60年代激光问世，由于极高的单色亮度，它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。

它产生的拉曼谱线极强，再加上采用双联单色仪和三联单色仪等分光系统大大抑制了背景噪声，并运用发展了的弱信号检测技术，导致了拉曼光谱学的复兴。

另一方面，仍然基于新激光技术在拉曼光谱学中的使用，发展了共振拉曼、受激拉曼散射和相干反斯托克斯散射等新的实验技术和手段，不仅进一步提高了分析灵敏度，而且还开辟了一些新的研究领域。

二、 实验原理本实验仅考虑分子振动所引起的拉曼光谱。

首先介绍一下分子的振动机制，然后再说明分子振动与拉曼散射谱线的关系。

2.1 分子的振动由N 个原子组成的分子具有N 3个自由度。

在描述分子运动时，通常分解为分子质心的平动，分子整体的转动，以及各原子在其平衡点附近的振动，分子振动有自己的振动模式（简正模），不同的简正振动具有不同的“简正频率”，可以用“简正坐标”。

一个简正坐标对应于一种频率的简正振动。

2.2 分子的拉曼散射光谱不同的一个多原子分子振动时，总可以根据运动的分解与叠加原理把分子的复杂振动分解为由简正模所组成的简正振动。

当频率为0ω的光入射到分子上时，光的频率0ω与分子振动的简正频率k ω相互耦合，结果会产生新的光辐射的频率k ωω±0，这种光辐射就是拉曼光谱谱线中的（反）斯托克斯分量，而对于弹性散射的光子而言，其散射光的频率没有变化，这就是拉曼光谱中的瑞利谱线。

CCL 4拉曼光谱特征苏雨聃 0830******* (复旦大学 光科学与工程系)摘要：实验研究了CCL 4拉曼光谱中的Stokes 和anti-Stokes 线系，记录了这两组线系的光谱强度，分析了CCL 4分子振动模式在拉曼光谱中的偏振特性以及温度对其光谱的理论强度的影响。

最后讨论了CCL 4费米共振拉曼光谱。

关键词：CCL 4拉曼光谱；退偏度；温度；费米共振引言：拉曼谱是以印度物理学家拉曼（Raman ）命名的一种散射光谱．拉曼光谱对应于散射分子中的能级跃迁，为研究分子结构提供了重要手段。

本实验对CCL 4的拉曼光谱特性进行了研究。

实验原理：单色的光子与分子相互作用过程中可能发生弹性碰撞和非弹性碰撞．在弹性碰撞过程中，光子与分子之间没有能量交换，光子只改变运动方向而不改变频率（能量），例如瑞利散射．而在非弹性碰撞过程中，光子与分子之间发生能量交换，光子改变运动方向，同时光子的一部分能量传递给分子而改变了光子的频率，例如拉曼散射和布里渊散射．瑞利散射光没有波长的变化，而拉曼散射光则存在波长的变化．构成这些现象的原因，从经典理论来说，可以看做入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的．考虑一个各向同性分子，其电偶极矩p 可表达为：p E α= α为分子极化率对于分子振动，()r αα=，在其平衡位置展开到一阶项，对于分子的简谐振动c o s (2)e v r r A v t π-=，所以0()()()co s(2)co s(2)ee r r v v v r r A v t v t rαααπααπ=∂=+=+∂.设入射光场为00cos(2)E E v t π=，将,()E r α带入p E α=得到：000000011co s(2)co s[2()]co s[2()]22v v v v p E v t E v v t E v v t απαπαπ=+-++上式中，第一项代表瑞利散射，其散射光的频率和入射光的频率一致；第二项代表拉曼散射中的反斯托克斯线，其散射光的频率比入射光小，频率的变化量和分子本身的振动频率v v 有关；第三项代表拉曼散射中的斯托克斯线，其散射光的频率比入射光大，频率的变化量同样和分子本身的振动频率v v 有关，这种因为极化率随着分子内部的运动(转动、振动等)而变化产生的散射就是拉曼散射．量子理论的基本观点是把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程．当入射的光量子与分子相碰撞时，可以是弹性碰撞的散射，也可以是非弹性碰撞的散射．在弹性碰撞过程中，光量子和分子均没有能量交换，于是它的频率保持恒定，这叫瑞利散射，在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换，光量子转移一部分能量给散射分子，或者从散射分子中吸收一部分能量，从而使它的频率发生变化．它取自或给以散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值，即12E E E ∆=-，当光量子把一部分能量交给分子时，光量子则以较小的频率散射出去．散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量，从而处于激发态1E 这时光量子的频率为0'v v v =-∆.当分子预先已经处于振动或转动的激发态1E 时，光量子则从散射分子中取得了能量E ∆ (振动或转动能量)，以更大的频率散射，其频率为0'v v v =+∆这样则可以解释斯托克斯线和反斯托克斯线的产生了． ●拉曼散射的偏振性.实际CCL 4分子的极化率是一个对称的二阶极化率张量：xx xy xz yx yy yz zx zy zz ααααααααα⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦对于不同的坐标系．极化率分量的值是不同的但是可以作出极化率分量的某些组台．不管坐标如何变化．这些组合量保持不变，称为极化率张量的不变量这种不变量有两个：1()3xx yyzz αααα=++；22222221[()()()6()]2xx yyxx yyzz xx xy yzzx γααααααααα=++++++++定义退偏度:当0s ρ=时，γ=0，说明散射光是完全偏振的；当34s ρ=时，α=0平均极化率为0，说明散射光是完全退偏的(入射平面偏振光，整体散射光是非完全偏振的，这一现象称为散射光的“退偏”“退偏度”就是描述退偏程度的物理量)。

第26卷第5期Vol 26 No 5长春师范学院学报(自然科学版)Journal of Changchun Normal Universi ty(Natural Science)2007年10月Oct.2007液芯光纤中CCl 4的拉曼光谱分析韩 飞,高允锋,石浩辰(长春师范学院物理学院,吉林长春 130032)[摘 要]最近发展起来的光纤拉曼技术,它可以提高自发拉曼光谱强度103倍,降低受激拉曼光谱的阈值功率密度10-3。

液芯光纤自问世以来,在传感、光谱分析、非线性光学等研究中都取得了重要研究成果。

CCl 4作为液芯光纤中的芯,它的振动特性对光纤的性质起着至关重要的作用。

[关键词]液芯光纤;振动模式;振动特性;拉曼特性[中图分类号]O43[文献标识码]A[文章编号]1008-178X(2007)05-0034 03[收稿日期]2007-03-12[作者简介]韩 飞(1979-),女,辽宁凌源人,长春师范学院物理学院教师,硕士,从事光谱学研究。

由于作为强单色辐射源的各种激光器的发展以及探测技术的重大改进,使得目前至少已能像红外光谱一样,很容易从许多材料获得拉曼光谱。

因此,拉曼光谱学已成为光谱研究的重要领域之一。

[1-2]拉曼散射作为研究物质结构的一个强有力的工具,已有80多年的历史。

[3]这是以印度科学家拉曼的名字来命名的,因为他与K S Krishman 在1928年首先在液体中观察到这种现象。

利用拉曼光谱可以研究分子的振动、转动以及分子电子能级。

最近发展起来的光纤拉曼技术,它可以提高自发拉曼光谱强度103倍,降低受激拉曼光谱的阈值功率密度10-3。

故引起国内外科学工作者的兴趣。

液芯光纤自问世以来,在传感、光谱分析、非线性光学等研究中都取得了重要研究成果。

[4-6]并且在化学、物理学、生命科学的分子结构、超痕量分析、溶剂效应等研究中正在发挥重要作用。

而CCl 4作为液芯光纤中的芯,它的振动特性对光纤的性质起着至关重要的作用。

CCl4的拉曼光谱研究徐旭坤（复旦大学物理系物理实验中心，上海200433）摘要（Abstract）:本实验利用LRS-II 型激光拉曼仪，在理论值间的相对误差小于1%的精度下测量了CCl4分子的拉曼光谱，并针对实验中观察到的一些现象进行了解释。

1 引言（Introduction）拉曼光谱是以印度物理学家拉曼（C.V.Raman）命名的一种散射光谱．拉曼光谱对应于散射分子中的能级跃迁，是研究分子结构的重要手段。

20世纪60年代初出现的激光技术，更是使拉曼光谱的研究有了长足的发展，被广泛地应用于物理、化学、分子生物学等各个领域．本文对利用LRS-II 型激光拉曼仪对CCl4的拉曼光谱进行了研究，希望通过对CCl4的斯托克斯（Stokes）谱线和反斯托克斯（Anti-Stokes）谱线的观察和测量加深对物质结构的理解。

2实验原理（Theoretical Background）2.1拉曼散射当光通过介质时，除被介质吸收、反射和投射外，总有一部分被散射。

散射的本质是广传播时光与物质中的分子或原子相互作用的结果。

散射光按频率可大致分为两类。

第一类，散射光频率与入射光频率基本相同，波数变化小于10-5cm-1，这类散射称为瑞利（Ray Leigh）散射；第二类，散射光频率与入射光频率有较大差别，波数变化大于1cm-1，这类散射称为拉曼（Raman）散射。

拉曼散射是由物质中分子的振动、转动、晶格的振动及各种激发元参与的非弹性散射引起的。

其散射光波数若小于入射光波数，称为斯托克斯拉曼散射，若散射光波数若大于入射光波数，则称为反斯托克斯拉曼散射。

波数的差别源于体系的初态能级和末态能级的不同，具体可参考FIG. 1.（a）（b）FIG. 1. 光散射的半径点量子解释示意图（a）瑞利散射（b）斯托克斯拉曼散射（左）和反斯托克斯拉曼散射（右）4CCl4分子由一个碳原子和四个氯原子构成正四面体结构，碳原子位于正四面体中心，四个氯原子位于正四面体的四个顶点。