红外线与拉曼光谱
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红外光谱和拉曼光谱的异同
红外光谱和拉曼光谱是研究分子结构及组态、物质成分鉴定和结构分析的有力工具,由于具有无损伤、灵敏度高和时间短等特点,在物理、化学、生物学、矿物学、考古学和工业产品质量控制等领域中得到了广泛的应用,在物质结构分析中,极性基团如C=O,N-H及S-H具有强的红外延伸振动,而非极性基团如C=C,C-C及S-S有强的拉曼光谱带,因此,红外光谱和拉曼光谱常常在一起,共同用于完成一个物质分子结构的完整分析。通常,红外光谱适用于分析干燥的非水样品,拉曼光谱适合于含水的生物系统分析。
总体来说:红外光谱与拉曼光谱同属于分子振动光谱,但红外光谱是吸收光谱,拉曼光谱是散射光谱,二者机制不同,但互为补充。红外光谱和拉曼光谱的联系和区别具体如下:(1)红外光谱常用于研究极性基团的非对称振动;拉曼光谱常用于研究非极性基团与骨架的对称振动。红外吸收弱或无吸收的官能团在拉曼散射谱中均有强峰;反之,拉曼散射峰弱则红外吸收强。例如,许多情况下C =C伸缩振动的拉曼谱带比相应的红外谱带较为强烈,C= O的伸缩振动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著。(2)拉曼光谱一次可以同时覆盖40-4000cm-1波数的区间,可对有机物及无机物进行分析。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,(3)拉曼光谱可测水溶液,而红外光谱不适用于水溶液的测定。(4)红外光谱解析中的定性三要素(即吸收频率、强度和峰形)对拉曼光谱解析也适用。但拉曼光谱中还有去偏度P,通过测定P,可以确定分子的对称性。
光源
红外光谱光源
一、一般是黑体或者是通电碳化硅棒,
黑体通常情况下是最佳的光源,原因是处在相同的温度的时候,黑体的辐射功率密度比其他热辐射红外光源都要大得多。白炽灯泡也能被称为红外光源,有些朋友会觉得不解,白炽灯不是可见光源吗?其实不然,白炽灯可以把它75%的电能都转化成红外辐射光,因此也可以把它叫做红外光源,但因为白炽灯辐射出的红外辐射都被它外面的玻璃壳吸收掉了,所以呈现出来的红外线光并不多,所以说它是一种接近红外光线的光源。
附件二
东北师范大学研究生课程论文
论文题目 拉曼光谱实验报告
课程名称 固体光学性质
姓 名 刘楠楠 学 号 10200201021774
专 业 凝聚态物理 年 级 2010
院 、 所 物理学院 年 月 日 2011. 06.25
研究生课程论文评价标准
指 标 评价内容 评价等级(分值) 得分 A B C D
选 题 选题是否新颖;是否有意义;是否与本门课程相关。 20-16 15-11 10-6 5-0
论 证 思路是否清晰;逻辑是否严密;结构是否严谨;研究方法是否得当;论证是否充分。 20-16 15-11 10-6 5-0
文 献 文献资料是否翔实;是否具有代表性。 20-16 15-11 10-6 5-0
规 范 文字表达是否准确、流畅;体例是否规范;是否符合学术道德规范。 20-16 15-11 10-6 5-0
能 力 是否运用了本门课程的有关理论知识;是否体现了科学研究能力。 20-16 15-11 10-6 5-0
评阅教师签名:
年 月 日 总分:
东北师范大学研究生院制
拉曼光谱
一、 实验目的
1、 掌握拉曼光谱仪的原理和使用方法;了解拉曼散射的基本原理
2、 学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线,知道简单的谱线分析方法。
3、 测四氯化碳的拉曼光谱,计算拉曼频移。
二、实验仪器
RBD型激光拉曼光谱仪
三、 实验原理
1.拉曼散射光谱
拉曼散射光谱(拉曼散射)指的是光子发生的一种非弹性散射现象。一束光照射在物质上,光子会被构成该物质的原子或分子散射,其中绝大部分的散射光子会以原有的频率(能量)散射出去,这部分散射属于弹性散射(瑞利散射)因为光子散射前后没有发生能量改变;但是会有小部分散射光子的能量或变大或变小发生了改变(约占总散射光子数的l/108),这种散射属于非弹性散射。拉曼散射就属于非弹性散射。拉曼散射反映的是分子的振动、转动或电子态能量的变化,在大多数实际应用中主要考虑的是振动态的拉曼散射。
红外光谱与拉曼光谱的区别
1) 拉曼谱峰比较尖锐,识别混合物,特别是识别无机混合物要比红外光谱容易。
2) 在鉴定有机化合物方面,红外光谱具有较大的优势,主要原因是红外光谱的标准数据库比拉曼光谱的丰富。
3)在鉴定无机化合物方面,拉曼光谱仪获得400cm-1以下的谱图信息要比红外光谱仪容易得多。所以一般说来,无机化合物的拉曼光谱信息量比红外光谱的大。 4)拉曼光谱与红外光谱可以互相补充、互相佐证。
红外光谱与拉曼光谱的比较
1、相同点
对于一个给定的化学键,其红外吸收频率与拉曼位移相等,均代表第一振动能级的能量。因此,对某一给定的化合物,某些峰的红外吸收波数与拉曼位移完全相同,红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区,两者都反映分子的结构信息。
2、不同点
(1) 红外光谱的入射光及检测光均是红外光,而拉曼光谱的入射光大多数是可见光 ,散射光也是可见光;
(2) 红外谱测定的是光的吸收,横坐标用波数或波长表示,而拉曼光谱测定的是光的散射,横坐标是拉曼位移;
(3) 两者的产生机理不同。红外吸收是由于振动引起分子偶极矩或电荷分布变化产生的。拉曼散射是由于键上电子云分布产生瞬间变形引起暂时极化,是极化率的改变,产生诱导偶极,当返回基态时发生的散射。散射的同时电子云也恢复原态;
(4) 红外光谱用能斯特灯、碳化硅棒或白炽线圈作光源而拉曼光谱仪用激光作光源; (5) 用拉曼光谱分析时,样品不需前处理。而用红外光谱分析样品时,样品要经过前处理,液体样品常用液膜法和液体样品常用液膜法,固体样品可用调糊法,高分子化合物常用薄膜法,体样品的测定可使用窗板间隔为2.5-10 cm的大容量气体池;
(6) 红外光谱主要反映分子的官能团,而拉曼光谱主要反映分子的骨架主要用于分析生物大分子;
(7) 拉曼光谱和红外光谱可以互相补充,对于具有对称中心的分子来说,具有一互斥规则:与对称中心有对称关系的振动,红外不可见,拉曼可见;与对称中心无对称关系的振动,红外可见,拉曼不可见。
拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,对与
入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息,并应用于
分子结构研究的一种分析方法。
在很长的一段时间,由于拉曼与生俱来的缺点(信号弱)而限制了它的应用,
但是随着仪器技术的发展,仪器的灵敏度和分辨率不断提高,体积减小了,操作
也简单了,同时仪器的价格也降低了,很多单位已经可以买的起了,用户也越来
越多。总体来说现在拉曼光谱仪已经向分析型仪器方向发展了,应用领域也由原
来的材料领域,拓展到了化学、催化、刑侦、地质领域、艺术、生命科学等各个
领域,甚至有一些QC领域也已经开始使用拉曼光谱仪了。
不过,我们同时也发现,由于当前拉曼光谱仪的用户还不是很多,很多用户
拉曼光谱相关基础较弱,在使用过程中总会遇到一些问题,如Ramanshift和
wavenumber是一回事吗?拉曼谱里面得到的荧光背景和荧光光谱仪里面的荧光
图区别在哪里?激光拉曼光谱和红外光谱有什么区别?
为此,小编今天给大家分享一下拉曼光谱仪使用过程中的一些常见问题和解
决方案,其中也包括了一些基础的概念性问题帮助您更好的理解其中的原理,即
使您是“门外汉”,看完这些对拉曼光谱也会有一个比较清楚的了解。
详细内容如下:
一、测试了一些样品,得到的是Ramanshift,但是文献是wavenumber,不知
道它们之间的转换公式是怎么样的?激光波长632.8nm。
1. 两者是一回事。ramanshift即为拉曼位移或拉曼频移,频率的增加或减小
常用波数差表示,拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就是波数wavenumber,单位cm-1。
2.两者一回事。
拉曼频移ramanshift指频率差,但通常用波数wavenumber表示,单位cm-1,
可以说某个谱峰拉曼位移是??波数,或??cm-1。
3.在Raman谱中,wavenumber有两种理解,一种是相对波数,这时就等于