Het werkingsprincipe van Raman-spectrometer

Wanneer monochromatisch licht met een frequentie v0 op het monster wordt gestraald, kunnen moleculen het invallende licht verstrooien. Het meeste licht verandert alleen de voortplantingsrichting, wat resulteert in verstrooiing, terwijl de frequentie van doorgelaten licht dat door moleculen gaat hetzelfde blijft als de frequentie van invallend licht. In dit geval wordt deze verstrooiing Rayleigh-verstrooiing genoemd; Er is ook een soort verstrooid licht, dat verantwoordelijk is voor ongeveer 10 ^ -6 tot 10 ^ -10 van de totale intensiteit van het verstrooide licht. Dit verstrooide licht verandertniet alleen de voortplantingsrichting, maar ook de frequentie ervan, waardoor het verschilt van de frequentie van excitatielicht (invallend licht). Daarom wordt dit verstrooide licht Raman-verstrooiing genoemd. Bij Raman-verstrooiing wordt de verstrooiing van licht met een lagere frequentie ten opzichte van het invallende licht Stokes-verstrooiing genoemd. Daarom wordt in het tegenovergestelde geval de verstrooiing met een verhoogde frequentie anti-Stokesverstrooiing genoemd. Stokes-verstrooiing is meestal veel sterker dan anti-Stokes-verstrooiing, en Raman-spectrometers meten gewoonlijk Stokes-verstrooiing, ook wel Raman-verstrooiing genoemd.

Het frequentieverschil v tussen verstrooid licht en invallend licht wordt Ramanverschuiving genoemd, die onafhankelijk is van de frequentie van het invallende licht en alleen verband houdt met de structuur van het verstrooiende molecuul zelf. Ramanverstrooiing wordt veroorzaakt door veranderingen in de moleculaire polariseerbaarheid (veranderingen in elektronenwolken). De Ramanverschuiving hangt af van de verandering in de moleculaire trillingsenergieniveaus. Verschillende chemische bindingen of functionele groepen hebben karakteristieke moleculaire trillingen Δ E weerspiegelt de verandering in het opgegeven energieniveau. Daarom is de overeenkomstige Ramanverschuiving ook kenmerkend. Dit is de basis voor kwalitatieve analyse van de moleculaire structuur met behulp van Raman-spectroscopie.