喇曼散射laman sanshe

当单色光被媒质散射时，发生频率改变的散射光的现象。亦称喇曼效应。频率为ν0的单色光入射到媒质时，在散射光谱中不仅有与入射频率相同的成分，还有对称分布在ν0两侧的一系列喇曼散射谱线：ν=ν0±ν1、ν0±ν2,ν0±ν3……，或写成通式：ν=ν0±νκ，通常称频率小于ν0的线为斯托克斯线；频率大于ν0的线为反斯托克斯线。这些散射线合起来就构成媒质的喇曼散射。瑞利散射线ν0总是和喇曼散射同时出现，而且强度约大2～3个数量级。νR称为喇曼频移（或喇曼频率），它仅由媒质的性质决定，与入射光频ν0无关。选用不同的ν0都可获得相同的νR值。
喇曼散射的起因，从经典角度看，是入射光矢量引起媒质分子产生强迫电偶极振动，而分子本身的转动或振动运动又调制了这种电偶极振动，因而产生喇曼频移。量子理论则把光的散射过程解释为光子与分子作用时，入射光子更换为散射光子的过程，并引用了虚能级的概念，认为分子在散射过程中可经历一种中间能态，称为虚能态，以完成光子的更换。如图，E_i、Ef表示媒质分子的两个能级(可以是振动能级，也可以是转动能级)，还用虚线画出了虚能级Eα、Eβ等，当入射光子h_ν0和处于低能级的E_i的分子作用时，可以使分子向上跃迁到虚能级E_a，再向下跃迁到高能级E_f，发出散射光子hν₀。这样ν=ν0-(E_f-E_i)/h。这就是喇曼散射的斯托克斯线。如果分子原来处于高能级E_f，与入射光子作用，可以使之向上跃到虚能级Eβ，再向下跃迁到低能级E_i，发生散射光子hν,ν=ν0+(E_f-E_i)/h，这就是喇曼散射的反斯托克斯线。一般处于高能级分子数较少，反斯托克斯线总是较斯托克斯线弱。₁923年A.G.S.斯梅卡尔从理论上预言了频率发生改变的散射。1928年印度物理学家喇曼(C.V.Raman)首先在液体中观察到这种现象，他为此得到1930年的诺贝尔奖金。由于喇曼频率νR仅由媒质分子的性质决定，喇曼散射光谱可用于研究分子能级、结构及特性。它与红外光谱互相补充，尤其对于生物分子的研究，喇曼散射谱更为有效。