拉曼光譜實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、成績?cè)u(píng)定教師簽名 嘉應(yīng)學(xué)院物理學(xué)院近代物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 班 級(jí)： 姓 名： 座 號(hào)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 年 月 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解拉曼散射的基本原理2、 學(xué)習(xí)使用拉曼光譜儀測(cè)量物質(zhì)的譜線，知道簡單的譜線分析方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器和用具：RBD型激光拉曼光譜儀三、實(shí)驗(yàn)原理：按散射光相對(duì)于入射光波數(shù)的改變情況，可將散射光分為瑞利散射、布利源散射、拉曼散射；其中瑞利散射最強(qiáng)，拉曼散射最弱。在經(jīng)典理論中，拉曼散射可以看作入射光的電磁波使原子或分子電極化以后所產(chǎn)生的，因?yàn)樵雍头肿佣际强梢詷O化的，因而產(chǎn)生瑞利散射，因?yàn)闃O化率又隨著分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)等）而變化，所以產(chǎn)生

2、拉曼散射。圖（1a）圖（1b）（上能態(tài)是虛能態(tài)，實(shí)際不存在。這樣的躍遷過程只是一種模型實(shí)際并沒有發(fā)生）在量子理論中，把拉曼散射看作光量子與分子相碰撞時(shí)產(chǎn)生的非彈性碰撞過程。在彈性碰撞過程中，光量子與分子均沒有能量交換，于是它的頻率保持恒定，這叫瑞利散射，如圖（1a）；在非彈性碰撞過程中光量子與分子有能量交換，從而使它的頻率改變，它取自或給予散射分子的能量只能是分子兩定態(tài)之間的差值，當(dāng)光量子把一部分能量交給分子時(shí)，頻率較低的光為斯托克斯線，散射分子接受的能量轉(zhuǎn)變成為分子的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能量，從而處于激發(fā)態(tài)，如圖（1b），這時(shí)的光量子的頻率為；光量子從較大的頻率散射，稱為反斯托克斯線，這時(shí)的光量子的頻

3、率為。圖2 斯托克斯線 瑞利線 反斯托克斯線最簡單的拉曼光譜如圖2所示，中央的是瑞利散射線，頻率為，強(qiáng)度最強(qiáng)；低頻一側(cè)的是斯托克斯線，強(qiáng)度比瑞利線的強(qiáng)度弱很多；高頻的一側(cè)是反斯托克斯線，強(qiáng)度比斯托克斯線的強(qiáng)度又要弱很多，因此并不容易觀察到反斯托克斯線的出現(xiàn)，但反斯托克斯線的強(qiáng)度隨著溫度的升高而迅速增大。斯托克斯線和反斯托克斯線通常稱為拉曼線，其頻率常表示為，稱為拉曼頻移。為盡可能地考慮增強(qiáng)入射光的光強(qiáng)和最大限度地收集散射光，又要盡量地抑制和消除主要來自瑞利散射的背景雜散光，提高儀器的信噪比。拉曼光譜儀一般由圖3所示的五個(gè)部分構(gòu)成。圖3 拉曼光譜儀的基本結(jié)構(gòu)儀器的外形示意圖見圖5所示。儀器配套實(shí)

4、驗(yàn)臺(tái)，各分部件安裝于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)實(shí)平穩(wěn)，滿足精度光學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。圖5 RBD型激光拉曼分光計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖四、實(shí)驗(yàn)步驟：1基本實(shí)驗(yàn)：記錄CCl4分子的振動(dòng)拉曼譜 （1）要求完整記錄包括瑞利線和斯托克斯、反斯托克斯線的振動(dòng)拉曼譜，體驗(yàn)拉曼光譜的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和認(rèn)識(shí)拉曼譜的主要特點(diǎn)及其與分子結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。（2）拉曼光譜儀的外光路調(diào)節(jié)到使入射激光束鉛垂地通過需要放置樣品的中心，并且樣品最佳地成像于單色儀入射狹縫。（3）合適地調(diào)節(jié)信號(hào)接收系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，使譜圖的基線位于記錄紙寬度的1/10一1/8處，而最強(qiáng)拉曼線的尖峰位于以2/3一3/4處。調(diào)節(jié)單色儀的掃描速度，使譜線的輪廓對(duì)稱和寬窄合適。（4）分別記錄單色儀狹縫為125m和50m（入射和出射狹縫相等）時(shí)的譜圖。（5）實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求記錄所有實(shí)驗(yàn)參數(shù)，特別要標(biāo)明狹縫的幾何寬度和波長掃描范圍； 在譜圖上把波長標(biāo)度換成波數(shù)差標(biāo)度，在各譜線峰尖處標(biāo)出其波數(shù)差值；比較各譜錢實(shí)測(cè)的相對(duì)強(qiáng)度，辨認(rèn)各譜線對(duì)應(yīng)的簡諧振動(dòng)類型。（6）觀察并報(bào)告入射光偏振方向改變時(shí)，樣品照明狀況有何不同，并解釋其原因