หลักการทำงานของรามานสเปกโตรมิเตอร์

เมื่อแสงสีเดียวที่มีความถี่ v0 ถูกฉายรังสีไปยังตัวอย่าง โมเลกุลสามารถกระจายแสงที่ตกกระทบได้ แสงส่วนใหญ่เปลี่ยนทิศทางการแพร่กระจายเท่านั้น ส่งผลให้เกิดการกระเจิง ในขณะที่ความถี่ของแสงที่ส่องผ่านโมเลกุลยังคงเหมือนเดิมกับความถี่ของแสงที่ตกกระทบ ในกรณีนี้ การกระเจิงนี้เรียกว่าการกระเจิงแบบเรย์ลี นอกจากนี้ยังมีแสงกระจัดกระจายประเภทหนึ่งซึ่งมีประมาณ 10 ดวง ^ -6 ถึง 10 ^ -10 ของความเข้มแสงที่กระจัดกระจายทั้งหมด แสงที่กระเจิงนี้ไม่เพียงเปลี่ยนทิศทางการแพร่กระจายเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนความถี่ด้วย ทำให้แตกต่างจากความถี่ของแสงกระตุ้น (แสงตกกระทบ)- ดังนั้นแสงที่กระเจิงนี้จึงเรียกว่าการกระเจิงของรามัน ในการกระเจิงแบบรามาน การกระเจิงของแสงที่มีความถี่ลดลงเมื่อเทียบกับแสงตกกระทบเรียกว่าการกระเจิงแบบสโตกส์ ดังนั้น ในกรณีตรงกันข้าม การกระเจิงที่มีความถี่เพิ่มขึ้นเรียกว่าการกระเจิงแบบต่อต้านสโตกส์ การกระเจิงของสโต๊คมักจะแรงกว่าการกระเจิงแบบแอนติสโตกส์มาก และเครื่องวัดรามานสเปกโตรมิเตอร์มักจะวัดการกระเจิงของสโตกส์ หรือที่เรียกว่าการกระเจิงของสโตกส์

ความแตกต่างของความถี่ v ระหว่างแสงกระจัดกระจายและแสงตกกระทบเรียกว่ารามานชิฟต์ ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับความถี่ของแสงตกกระทบ และสัมพันธ์กับโครงสร้างของโมเลกุลที่กระเจิงเท่านั้น การกระเจิงแบบรามันเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรเซชันของโมเลกุล (การเปลี่ยนแปลงของเมฆอิเล็กตรอน)- การเปลี่ยนแปลงรามานขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานการสั่นสะเทือนของโมเลกุล พันธะเคมีหรือหมู่ฟังก์ชันต่างๆ มีลักษณะเฉพาะของการสั่นของโมเลกุล และ Δ E สะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานที่ระบุ ดังนั้นกะรามันที่สอดคล้องกันจึงเป็นลักษณะเฉพาะเช่นกัน นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพโครงสร้างโมเลกุลโดยใช้รามานสเปกโทรสโกปี