什么是拉曼散射(Raman Scattering)？

當光通過固體、液體或氣體時，一些光會被散射，其傳播方向與入射光的方向不同。大多數散射光將保持其原始頻率-這就是所謂的彈性散射，瑞利散射就是一個例子。一小部分散射光它的頻率會比入射光的頻率低，而一個更小的比例會...

當光通過固體、液體或氣體時，一些光會被散射，其傳播方向與入射光的方向不同。大多數散射光將保持其原始頻率-這就是所謂的彈性散射，瑞利散射就是一個例子。一小部分散射光它的頻率會比入射光的頻率低，而一個更小的比例會有更高的頻率-這就是所謂的非彈性散射。拉曼散射是非彈性散射的一種形式，以錢德拉塞卡·文卡塔·拉曼（Chandrasekkara Venkata Raman）的名字命名，他在1930年因在這方面的研究而獲得諾貝爾獎。手放在臀部的女人，雖然散射可以被認為是光簡單地反射到小顆粒上，但實際情況更復雜：當電磁輻射（光是一種類型）與分子相互作用時，它會扭曲分子電子云的形狀；這種情況發生的程度被稱為分子的極化率，它取決于分子的結構和原子間鍵的性質。在與光光子相互作用之后，電子云的形狀會以與入射光子頻率相關的頻率振蕩。這種振蕩又會發生使分子以相同的頻率發射新的光子，產生彈性散射或瑞利散射。瑞利散射和拉曼散射發生的程度取決于分子的極化率。分子也會振動，原子間的鍵長周期性地增加或減少10%在它的最低振動狀態，有時一個進入的光子會推動它進入一個更高的振動狀態，在這個過程中失去能量，從而導致發射的光子具有較少的能量，因此頻率較低不太常見的情況是，分子可能已經處于其最低振動狀態之上，在這種情況下，入射光子可能會使其回復到較低的狀態，從而獲得以更高頻率發射的光子的能量。這種低頻和高頻光子的發射是非彈性散射的形式，稱為拉曼散射對散射光的光譜進行了分析，在入射頻率處，由于瑞利散射，會出現一條線，在低頻處有較小的線，在較高的頻率下，這些低頻線和高頻線分別稱為斯托克斯線和反斯托克斯線，與瑞利線的間隔相同，且整體圖案是拉曼散射的特征。由于斯托克斯線和反斯托克斯線出現的頻率間隔取決于光與之相互作用的分子類型，因此拉曼散射可用于確定材料樣品的成分，例如，一塊巖石中的礦物，這項技術被稱為拉曼光譜，通常使用單色激光作為光源，特定的分子會產生一種獨特的斯托克斯線和反斯托克斯線的圖案，從而能夠識別它們。

發表于 2020-09-18 04:32
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分類：科學教育

什么是拉曼散射(Raman Scattering)？

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