拉曼光谱实验报告

嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验项目：拉曼光谱实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日成绩评定教师签名实验预习部分2图20斯托克斯线瑞利线反斯托克斯线一、实验目的：1、了解拉曼散射的基本原理2、学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线，知道简单的谱线分析方法。二、实验仪器和用具：RBD型激光拉曼光谱仪三、实验原理：按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为瑞利散射、布利源散射、拉曼散射；其中瑞利散射最强，拉曼散射最弱。在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。在量子理论中，把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。在弹性碰撞过程中，光量子与分子均没有能量交换，于是它的频率保持恒定，这叫瑞利散射，如图（1a）；在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12EEE，当光量子把一部分能量交给分子时，频率较低的光为斯托克斯线，散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量，从而处于激发态1E，如图（1b），这时的光量子的频率为0；光量子从较大的频率散射，称为反斯托克斯线，这时的光量子的频率为0。最简单的拉曼光谱如图2所示，中央的是瑞利散射线，频率为0，强度最强；低频一侧的是斯托克斯线，强度比瑞利线的强度弱很多；高频的一侧是反斯托克斯线，强度比斯托克斯线的图（1a）0h0h0h0h图（1b）（上能态是虚能态，实际不存在。这样的跃迁过程只是一种模型实际并没有发生）0h0h0h0h实验预习部分3强度又要弱很多，因此并不容易观察到反斯托克斯线的出现，但反斯托克斯线的强度随着温度的升高而迅速增大。斯托克斯线和反斯托克斯线通常称为拉曼线，其频率常表示为0，称为拉曼频移。为尽可能地考虑增强入射光的光强和最大限度地收集散射光，又要尽量地抑制和消除主要来自瑞利散射的背景杂散光，提高仪器的信噪比。拉曼光谱仪一般由图3所示的五个部分构成。仪器的外形示意图见图5所示。仪器配套实验台，各分部件安装于实验台上，实验台结实平稳，满足精度光学实验的要求。图3拉曼光谱仪的基本结构图5RBD型激光拉曼分光计总体结构图实验预习部分4四、实验步骤：1．基本实验：记录CCl4分子的振动拉曼谱（1）要求完整记录包括瑞利线和斯托克斯、反斯托克斯线的振动拉曼谱，体验拉曼光谱的基本实验技术和认识拉曼谱的主要特点及其与分子结构的联系。（2）拉曼光谱仪的外光路调节到使入射激光束铅垂地通过需要放置样品的中心，并且样品最佳地成像于单色仪入射狭缝。（3）合适地调节信号接收系统的各项参数，使谱图的基线位于记录纸宽度的1/10一1/8处，而最强拉曼线的尖峰位于以2/3一3/4处。调节单色仪的扫描速度，使谱线的轮廓对称和宽窄合适。（4）分别记录单色仪狭缝为125μm和50μm（入射和出射狭缝相等）时的谱图。（5）实验报告要求记录所有实验参数，特别要标明狭缝的几何宽度和波长扫描范围；在谱图上把波长标度换成波数差标度，在各谱线峰尖处标出其波数差值；比较各谱钱实测的相对强度，辨认各谱线对应的简谐振动类型。（6）观察并报告入射光偏振方向改变时，样品照明状况有何不同，并解释其原因。五、实验数据记录：实验数据处理六、实验数据处理：实验总结部分七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：2、思考题解答：