Raman散射PPT.ppt
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刘雪芹牛顿-对可见光谱首次科学研究物质为什么晴朗的天空呈现蓝色?如何解释蓝天和彩霞RamanSpectrum§1拉曼光谱基本原理样品池CCl4的拉曼光谱拉曼位移(Ramanshift)C.VRaman,印度物理学家拉曼散射效应的进展:拉曼散射效应是印度物理学家拉曼(C.V.Raman)于1928年首次发现的,本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。1928~1940年,受到广泛的重视,曾是研究分子结构的主要手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故;1940~1960年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱(约为入射光强的10-6),并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期,红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落;1960年以后,激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点,成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低,目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用,越来越受研究者的重视。黄昆先生印度物理学家Ramanw0435,8nm(Hg-line)P(3)=1/6γ·E·E·E(4)不考虑超极化率和二级超极化率的影响:PX=αXXEX+αXYEY+αXZEZ(8)如考虑实对称的极化率张量分量,则:组成分子的所有原子都近似的看作在平衡位置附近作同频率、同位相的谐振动,分子中任何一个复杂振动都可以看作是这些简正振动的叠加。简正振动频率与简正坐标的相互关系为:(16)总结:拉曼光谱与分子极化率的关系极化率与分子振动有关拉曼和瑞利散射的能级图对于瑞利散射线:处于基态的分子总是占绝大多数,所以斯托克斯线强度远远高于反斯托克斯线强度。斯托克斯线与反斯托克斯线的强度比可用这样一个式子表示:三、转动拉曼光谱五、退偏比ZA.入射光为平面偏振光:退偏比是偏振方向和入射光垂直的拉曼散射光光强()与偏振方向和入射光平行的拉曼散射光光强()的比值。极化率的各向同性部分引起极化率椭球大小的变化,各向异性部分引起极化率椭球外形和取向的改变四氯化碳(CCl4)的拉曼偏振光谱举例:§2Raman与红外光谱(IR)的关系O=C=O对称伸缩互排法则:有对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼之一有活性,则另一非活性§3拉曼光谱仪仪器简介外光路1、光源激光光源的优点激光器2、样品装置3、单色器4、检测与信号处理系统二.傅立叶变换拉曼光谱仪傅立叶变换拉曼光谱仪与色散型拉曼光谱仪完全不同,它主要由以下几个部分组成:傅立叶变换拉曼光谱的应用三.共焦显微拉曼光谱仪1.主要组成JobinYvonHR800RamanSpectroscopy(LanzhouU)Detailedlay-outofaconfocalholeasusedinaRamanmicroscope§4应用5、刑侦;如:检测易燃易爆物,毒品药品,生物武器试剂,墨水及文件。6、生物和医学;如:测量血液和血清中总蛋白质及生物溶质含量,决定新陈代谢产物的浓度,测量血液和组织的含氧量,在分子水平上对癌症(如子宫癌、肺癌等)和心血管疾病(如动脉硬化)进行诊断。7、食品;如:测量食物油中脂肪酸的不饱和度,检测食品中的污染物如细菌,认定营养品和果品饮料中的添加药物。8、珠宝;如:鉴定和分析真假宝石(如钻石,石英,红宝石,绿宝石等)以及对珍珠、玉石及其他珠宝产品进行分类。9、材料;如;铁(介)电体,磁性材料,半导体,地质,考古,环境等。共振拉曼光谱RRS表面增强拉曼光谱SERS针尖增强拉曼光谱(Raman+STM)-Tip-enhancedRamanSpectroscopyTERS的特点§6Symmetry&GroupTheoryAnysymmetryoperationcanbecarriedoutusinga3x3transformationmatrixCollectively,thesematricesformarepresentationofthegroupCharacterTableVibrationalSpectroscopyGrouptheoryisinstrumentalinpredictingthevibrationalspectraofmolecules,orconverselyfromspectratomoleculargeometry.AnonlinearmoleculewithNatomshas3N-6vibrationalmodes(3N-5iflinear):normalmodesofvibration事实上,不需要任何关于正则振动方式及其频率的具体知识,就可以确定一个分子正则振动的类型和频率的数目,这些结果对于