激光拉曼光谱实验讲

实验四 激光拉曼光谱的测定093858 张亚辉一. 实验目的1、了解拉曼光谱的基本原理，掌握显微共焦激光拉曼光谱仪的使用方法。

2、测量一些常规物质和复杂样品的拉曼光谱。

二. 实验原理当用波长比试样粒径小得多的频率为υ的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。

散射光中除了存在入射光频率υ外，还观察到频率为υ±△υ的新成分，这种频率发生改变的现象就被称为拉曼效应。

υ即为瑞利散射，频率υ+△υ称为拉曼散射的斯托克斯线，频率为υ-△υ的称为反斯托克斯线。

△υ通常称为拉曼频移，多用散射光波长的倒数表示，计算公式为11λλν-=∆式中，λ和λ0分别为散射光和入射光的波长。

△υ的单位为cm -1。

由于拉曼谱线的数目、频移、强度直接与分子振动或转动能级有关。

因此，研究拉曼光谱可以提供物质结构的有关信息。

自从激光问世以来，拉曼光谱的研究取得了长足进展，已广泛应用于物理、化学、生物以及生命科学等研究领域。

图1显微共焦激光拉曼光谱仪结构显微镜样品双瑞利滤光片狭缝光栅CCD 检测器激光扩束器三、实验仪器和试剂1. 显微共焦激光拉曼光谱仪 Renishaw inVia （英国雷尼绍公司）Renishaw 显微共焦激光拉曼光谱仪原理：本系所用的是英国雷尼绍显微共聚焦激光拉曼光谱仪（图2），它具有诸多优势如：高稳定性、高重复性高重复光谱，重复性：≦±0.2波数；激光阻挡水平高 (杂散光抑制水平高)；高灵敏度 (贯穿于整个仪器设计中)：各激发光波长配以各自独立的引入光学元件（反射镜等）, 使到达样品的激光功率最大。

透射式光谱仪设计，以避免散焦缺陷。

并对各激发光波段配以相应的透镜, 使每激光谱段分别都达到最佳透过效率,获得最高的通光效率。

2. 粉碎机、载玻片、盖玻片、胶头滴管3. 测试样品常规物质：CCl 4，KNO 3 复杂样品：不同淀粉类作物 自备样品：不同材料的小挂件 四.实验步骤1. 打开主机和计算机电源，同时打开激光器后面的总电源开关，将仪器预热20分钟左右。

拉曼光谱实验报告拉曼光谱实验报告引言：拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术，它可以通过测量样品散射光的频率变化来获得样品的结构和化学成分信息。

本实验旨在通过拉曼光谱仪对不同样品进行测量，探索其在分析和研究中的应用。

实验方法：1. 实验仪器：本实验使用的拉曼光谱仪为XXXX型号，工作波长范围为XXXX。

2. 样品准备：选取不同种类的样品，包括有机物和无机物，如苯、甲苯、硫酸铜等。

将样品制成均匀的固体样品或溶液。

3. 实验步骤：将样品放置在拉曼光谱仪的样品台上，调整仪器参数，如激光功率、激光波长等。

进行拉曼光谱扫描，并记录光谱数据。

实验结果与分析：1. 苯的拉曼光谱：对苯样品进行拉曼光谱扫描，观察到苯分子的振动模式对应的峰位。

根据拉曼光谱图，可以确定苯的分子结构和键的振动情况，进而推断出苯的化学成分。

2. 甲苯的拉曼光谱：同样地，对甲苯样品进行拉曼光谱扫描，观察到甲苯分子的振动峰位。

通过对比苯和甲苯的拉曼光谱图，可以发现它们的振动模式有所不同，这可以用于区分不同的有机化合物。

3. 硫酸铜的拉曼光谱：将硫酸铜样品进行拉曼光谱测量，可以观察到与硫酸铜晶格振动相关的峰位。

通过分析光谱图，可以了解硫酸铜的晶体结构和相应的振动模式，这对于研究材料的物理性质和化学反应机理非常重要。

实验应用：1. 化学分析：拉曼光谱可以用于化学物质的定性和定量分析。

通过测量样品的拉曼光谱，可以快速确定样品的化学成分和结构信息，为化学分析提供重要的依据。

2. 材料研究：拉曼光谱可以用于材料的表征和研究。

通过测量材料的拉曼光谱，可以了解材料的晶体结构、晶格振动模式等信息，为材料的设计和改进提供指导。

3. 药物研究：拉曼光谱可以用于药物的分析和研究。

通过测量药物的拉曼光谱，可以确定药物的分子结构和化学成分，为药物的研发和质量控制提供重要的依据。

结论：本实验通过拉曼光谱仪对不同样品进行测量，探索了拉曼光谱在分析和研究中的应用。

拉曼光谱可以用于化学分析、材料研究和药物研究等领域，具有广泛的应用前景。

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。

激光拉曼实验报告激光拉曼实验报告引言：激光拉曼光谱是一种非常强大的光谱分析技术，可以提供有关物质的结构、组成和化学环境的详细信息。

本文将介绍我们进行的一项激光拉曼实验，以及实验过程中的观察和结果。

实验目的：本次实验的目的是利用激光拉曼光谱仪对不同样品进行分析，了解其分子结构和化学组成。

我们选择了几种常见的物质作为实验样品，包括水、酒精和苯。

实验装置：我们使用的激光拉曼光谱仪由激光器、样品台、光谱仪和数据处理系统组成。

激光器产生高能量的激光光束，样品台用于放置样品，光谱仪用于收集和分析样品散射的光信号，数据处理系统用于处理和解读光谱数据。

实验步骤：1. 准备样品：我们使用纯净水、纯度99%的酒精和苯作为实验样品。

将样品放置在透明的玻璃盒中，以确保激光光束能够透过样品进行散射。

2. 调整仪器：根据不同样品的特性，调整激光器的功率和波长，以及光谱仪的参数，以获得最佳的信号强度和分辨率。

3. 开始测量：将样品放置在样品台上，打开激光器，使激光光束照射到样品上。

光谱仪会收集样品散射的光信号，并将其转化为光谱图。

4. 数据处理：将光谱图导入数据处理系统，进行峰识别和峰拟合，以确定样品中的分子振动模式和化学键信息。

5. 结果分析：根据光谱图和数据处理结果，分析样品的分子结构和化学组成。

实验观察：在实验过程中，我们观察到了不同样品的光谱图有明显的差异。

水的光谱图显示出了特征性的水分子振动峰，酒精的光谱图显示出了酒精分子的振动模式，而苯的光谱图则显示出了苯分子的芳香振动峰。

结果分析：通过对光谱图和数据处理结果的分析，我们可以确定样品中的分子结构和化学组成。

例如，在水的光谱图中，我们观察到了OH键的振动峰，确认了水分子的存在。

在酒精的光谱图中，我们观察到了C-O键的振动峰，证实了酒精分子的存在。

在苯的光谱图中，我们观察到了芳香环的振动峰，确认了苯分子的存在。

实验总结：激光拉曼实验是一种非常有用的光谱分析技术，可以提供有关物质的结构和组成的详细信息。

激光拉曼光谱实验讲义引言一 实验目的1、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。

二 实验原理当波束为0ν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5110cm --，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为10.1cm -，称为布利源散射；第三类是波数变化大于11cm -的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。

在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。

在量子理论中，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，光量子与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，如图（1a ）；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，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值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，称为频率较低的光（斯托克斯线），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 ，如图（1b ），这时的光量子的频率为0ννν'=-∆；当分子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），以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克斯线），这时的光量子的频率为0ννν'=+∆。

如果考虑到更多的能级上分子的散射，则可产生更多的斯托克斯线和反斯托克斯线。

激光拉曼光谱实验讲义一 实验目的1、 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。

二 实验仪器RBD 型激光拉曼光谱仪三 实验原理当波束为0ν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5110cm --，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为10.1cm -，称为布利源散射；第三类是波数变化大于11cm -的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。

在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。

在量子理论中，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，光量子与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，如图（1a ）；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，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值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，称为频率较低的光（斯托克斯线），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 ，如图（1b ），这时的光量子的频率为0ννν'=-∆；当分子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），以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克斯线），这时的光量子的频率为0ννν'=+∆。

如果考虑到更多的能级上分子的散射，则可产生更多的斯托克斯线和反斯托克斯线。

激光拉曼光谱实验报告激光拉曼光谱实验报告引言：激光拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术，它可以通过激光与样品相互作用而产生的拉曼散射光，来获取样品的结构信息和分子振动信息。

本实验旨在探究激光拉曼光谱的原理与应用，并通过实验验证其在化学分析中的可行性和准确性。

实验原理：激光拉曼光谱是基于拉曼散射效应的，当激光与样品相互作用时，光子与样品中的分子发生相互作用，部分光子的能量被转移给分子，导致分子的振动和转动状态发生变化。

当光子重新散射出来时，其能量与入射光子相比发生了变化，这种能量差就是拉曼散射光的频率差，也称为拉曼位移。

通过测量拉曼散射光的频率差，可以获得样品的结构信息和分子振动信息。

实验步骤：1. 准备样品：选择一种具有明确结构和振动特征的样品，如苯乙烯。

将样品制备成适当浓度的溶液。

2. 调整仪器：打开激光拉曼光谱仪，调整激光器的功率和波长，确保光束的稳定性和一致性。

3. 校准仪器：使用标准样品进行校准，以确保光谱仪的准确性和可靠性。

4. 测量样品：将样品溶液放置在光谱仪的样品室中，调整光谱仪的参数，如激光功率、积分时间等，开始测量样品的拉曼光谱。

5. 数据分析：将测得的拉曼光谱数据进行处理和分析，通过比对标准谱图和已知结构的样品，确定拉曼峰的对应关系和分子结构。

实验结果与讨论：通过实验测量得到的苯乙烯的拉曼光谱如下图所示。

在光谱中可以观察到多个峰，每个峰对应着分子的不同振动模式。

通过与已知标准谱图的对比，可以确定这些峰的对应关系，从而推断出样品中分子的结构和组成。

在苯乙烯的拉曼光谱中，我们可以观察到几个显著的峰，如1450 cm^-1处的峰对应着苯环的C=C键伸缩振动，800 cm^-1处的峰对应着苯环的C-H键伸缩振动。

这些峰的位置和强度可以提供关于分子结构和键的信息，如键长、键强度等。

激光拉曼光谱在化学分析中有着广泛的应用。

通过测量样品的拉曼光谱，可以快速、无损地获取样品的结构信息和化学成分。

振动拉曼光谱及实验光照射介质时，除被介质吸收、反射和透射外，总有一部分被散射。

散射光按频率可分成三类：第一类，散射光的频率与入射光的频率基本相同，频率变化小于3×105HZ，或者说波数变化小于10-5cm-1，这类散射通常称为瑞利（Rayleigh）散射；第二类，散射光频率与入射光频率有较大差别，频率变化大于3×1010Hz，或者说波数变化大于1cm-1，这类散射就是所谓拉曼（Raman）散射；散射光频率与入射光频率差介于上述二者之间的散射被称为布里渊（Brillouin）散射。

从散射光的强度看，瑞利散射的强度最大，一般都在入射光强的10-3左右，常规拉曼散射的强度是最弱的，一般小于入射光强的10-6。

用光电方法记录的某一样品的振动拉曼光谱如图1-7-1所示。

设v是入射光的波数，v是散射光的波数，散射光与入射光的波数差定义为△v=v-v0。

那么，对于拉曼散射谱，△v＜0的散射光线称为红伴线或斯托克斯（Stokes）线；△v＞0的散射线称为紫伴线或反斯托克斯（anti-Stokes）线。

拉曼光谱在外观上有三个明显的特征：第一，对同一样品，同一拉曼线的波数差△v与入射光波长无关；其次在以波数为变量的拉曼光谱图上，如果以入射光波数为中心点，则斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分裂在入射光的两边；第三，斯托克斯的强度一般都大于反斯托克斯线的强度。

拉曼光谱的上述特点是散射体内部结构和运动状态的反映，也是拉曼散射固有机制的体现。

拉曼散射现象在实验上首先由印度科学家拉曼（C。

V。

Raman）和前苏联科学家曼杰斯塔姆（л〃и〃мандепь－щгам）分别在1928年发现。

由于拉曼散射强度很弱，早先的拉曼光谱工作主要限于线性拉曼谱，在应用以上结构化学的分析工作居多。

但是60年代激光技术的出现和接收技术的不断改进，拉曼光谱突破了原先的局限，获得了迅猛的发展，在实验技术上，迅速地出现了如共振拉曼散射以及高阶拉曼散射、反转拉曼反射、受激拉曼散射和相干反斯托克斯散射等非线性拉曼散射和时间分辨与空间分辨拉曼散射等各种新的光谱技术，由于拉曼光谱技术的发展，凝聚态中的电子波、自旋波和其它元激发所引起的拉曼散射不断被观察到，使之也都成为拉曼光谱的研究对象。

拉曼光谱实验报告一、实验目的：通过拉曼光谱实验，了解拉曼效应的原理和应用，并掌握拉曼光谱的实验方法和数据处理。

二、实验原理：拉曼效应是一种光与物质相互作用的效应，由散射光的频率发生变化而引起。

当光经过样品散射后，部分光子的频率发生改变，发生频移的光子称为拉曼散射光。

拉曼散射光可以分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射。

斯托克斯散射是指光子的频率减小，能量减小，反斯托克斯散射则相反。

三、实验仪器和材料：1.激光器2.拉曼光谱仪3.样品四、实验步骤：1.将样品放置在拉曼光谱仪样品台上，并调整相应参数。

2.打开激光器，调节激光器到适当的功率。

3.打开光谱仪，选择所需的波长范围，并确定激发光。

4.开始采集拉曼光谱数据，记录下实验数据。

五、实验结果和分析：通过实验，我们得到了一些拉曼光谱数据。

根据斯托克斯散射和反斯托克斯散射的原理，我们可以观察到散射光的频率发生变化。

根据拉曼光谱的峰位和峰强，可以进一步分析样品的分子结构和成分。

六、实验结论：通过拉曼光谱实验，我们可以观察到样品的拉曼散射光，进而分析样品的分子结构和成分。

拉曼光谱技术在材料科学、化学分析等领域有着广泛的应用。

本次实验使我们对拉曼效应的原理和应用有了更深入的了解，并掌握了拉曼光谱实验的方法和数据处理技巧。

七、实验心得：本次实验中，我们首先了解了拉曼效应的基本原理，并通过实验验证了拉曼效应的存在。

在实验中，激光器的功率调节是一个重要的环节，过高或过低的功率都会对实验结果产生影响。

此外，选择适当的波长范围和光谱仪的参数设置也是非常关键的。

在数据处理过程中，需要对拉曼光谱进行峰位和峰强的分析，以得到更准确的结论。

综上所述，本次拉曼光谱实验使我对拉曼效应有了更深入的认识，同时也掌握了拉曼光谱实验的方法和数据处理技巧。

这对我的科研和实验能力的提升有着积极的意义。