拉曼光谱-2.ppt
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4激光拉曼光谱学1.传统拉曼光谱学的复兴和发展3)非常规拉曼光谱实验的实现3.两个重要的非线性拉曼散射可见,受激拉曼反斯托克斯散射产生的同时,也产生了一个斯托克斯光子。导致对应于的第一振动能级有显著布居,这为研究振动态寿命等提供了一种重要方法。coherentanti-StokesRamanscattering(CARS)。实验中,一般用连续可调激光,调谐,使得式:得到满足。可见,这是一个非受激四波混频效应,1965年Marker和Terhune发表了第一篇有关CARS的论文。d)由于是相干散射,拉曼散射光还具有一般相干光的特点,如方向性强和单色性好等优点。二、ThefundamentalsofRamanSpectroscopy(RS)一个含有N个单胞的三维固体,每个单胞拥有p个原子,将有(3pN-6)种不同的声子在晶体中传播,且这些声子的波矢量(k)都指在同一个到一区间——布里渊区内,有些模式是相邻原子同相振动和有些模式是相邻原子反相振动。前者称为声学振动,后者称为光学振动。所谓横向和纵向声子分别指的是原子平行或垂直波传播方向。112.2.TheRamanEffect由于散射电场正比于极化强度P,所以上式预言:准弹性散射(ν~νlas)和非弹性散射(ν=νlas±νvib)。前者称为瑞利(Rayleighscattering),而后者只有振动改变极化率时才能发生,为Raman散射(分别为斯托克斯散射和反斯托克斯散射)。由于是否满足的条件是由晶体结构决定的,因此Raman活性可由群论预言。Raman谱学工作者习惯用用波数单位cm-1来表示Raman振动模式由振荡偶极子辐射的经典电磁场理论说明Raman谱峰具有Lorentzian线形起力学作用的参量,如原子质量,价键长度或体系的几何量(原子间距、原子)将确定谱峰位置(物质振动的本证频率)。(ii)起电荷疏运作用的参量(价键形式、能带结构等)将决定谱线强度。具有敢原子序数处在元素周期表右侧(一般为共价键物质)是很好的Raman散射物,而那些离子键结构物质用RS分析就比较困难,比如金属,其表面等离子激元限制了光的穿透。因此其RS信号极其微弱。然而,有些化合物,例如YBaCuO超导体氧化物中的金属产生很强的RS信号,这是因为其中的金属在化合物中某方向形成了共价键。一些过渡金属离子,3d的铬(chromium)系或4f的镧(lanthanides)系产生很强的荧光信号,常常会遮盖住RS,但可以用于分析短程有序结构和/或评价残余应力等。式中:mi(i=x,y,z)是偶极矩分量,如果上面积分Ii0,则该跃迁为红外激活。式中:aij(i,j=x,y,z)为极化率张量分量,如果积分Iij0,则该跃迁为Raman激活。RS:经典理论Raman谱:Raman谱探测材料的振动模式,类似于红外谱(IR)。然而,IR谱带来自于偶极矩的改变,而Raman谱带是由极化率的变化产生的。许多情况下,Raman允许的跃迁红外确实禁止的所以这两个技术常常是互补的。