Arbetsprincipen för Raman-spektrometern

När ett monokromatiskt ljus med en frekvens på v0 bestrålas på provet, kan molekyler sprida det infallande ljuset. Det mesta ljuset ändrar bara sin utbredningsriktning, vilket resulterar i spridning, medan frekvensen av transmitterat ljus som passerar genom molekyler förblir densamma som frekvensen för infallande ljus. I det här fallet kallas denna spridning för Rayleigh-spridning; Det finns också en typ av spritt ljus, som står för cirka 10 ^ -6 till 10 ^ -10 av den totala spridda ljusintensiteten. Detta spridda ljus ändrar inte bara sin utbredningsriktning, utan också dess frekvensförändringar, vilket gör det annorlunda från frekvensen för excitationsljus (infallande ljus). Därför kallas detta spridda ljus för Raman-spridning. I Raman-spridning kallas spridningen av ljus med en reducerad frekvens i förhållande till det infallande ljuset Stokes-spridning. Därför, i det motsatta fallet, kallas spridningen med en ökad frekvens anti Stokes-spridning. Stokes-spridning är vanligtvis mycket starkare än anti Stokes-spridning, och Raman-spektrometrar mäter vanligtvis Stokes-spridning, även känd som Raman-spridning.

Frekvensskillnaden v mellan spritt ljus och infallande ljus kallas Raman-skift, vilket är oberoende av det infallande ljusets frekvens och endast relaterat till själva spridningsmolekylens struktur. Raman-spridning orsakas av förändringar i molekylär polariserbarhet (förändringar i elektronmoln). Ramanskiftet beror på förändringen i molekylära vibrationsenerginivåer. Olika kemiska bindningar eller funktionella grupper har karakteristiska molekylära vibrationer, och Δ E återspeglar förändringen i den specificerade energinivån. Därför är motsvarande Ramanskifte också karakteristiskt. Detta är grunden för kvalitativ analys av molekylstruktur med Raman-spektroskopi.