【摘要】：拉曼散射可以用量子理论来定性解释，进而阐明激光拉曼光谱的基本原理。激发光与被检测物质的分子之间发生了能量交换是产生拉曼散射的原因。与分子红外光谱不同，极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力地推动了拉曼散射的研究及其应用。由于水的散射光谱很弱，因此对农产品中的成分检测是极为有利的。
5.1.2 拉曼光谱的基本原理
拉曼散射可以用量子理论来定性解释，进而阐明激光拉曼光谱的基本原理。激发光与被检测物质的分子之间发生了能量交换是产生拉曼散射的原因。如图5－1所示，当处于初始电子态（基级）的物质分子受到激发光光子的激发作用后跃迁到虚能态（虚能级）。受激的虚能态是不稳定的，因此物质分子要向低能态跃迁。当受激分子从基级跃迁到虚能态，然后又从虚能态返回到振动能级时，产生斯托克斯拉曼；当处于振动能级的分子受激跃迁到虚能态，然后又从虚能态返回基级时，产生反斯托克斯拉曼。瑞利散射是受激分子从基级跃迁到虚能态，然后又从虚能态返回到基级时产生的；而红外光是受激分子从基级跃迁到振动能级，然后又从振动能级返回到基级时产生的；荧光则是受激分子从基级跃迁到真实能级，然后又从真实能级返回到振动能级时产生的。
虚能级上的分子跃迁到下一能级（振动能级）而发光，即为散射光。散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。附加频率值与振动能级有关的称为大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称为小拉曼位移。与分子红外光谱不同，极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力地推动了拉曼散射的研究及其应用。由于水的散射光谱很弱，因此对农产品中的成分检测是极为有利的。
图5－1 瑞利散射及拉曼散射
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