1928年,印度科學家C.V. Raman觀察到一個現象:當光穿過透明介質,部分被散射的光發生頻率改變,這一現象被稱之為拉曼散射。C.V. Raman也因為這一發現獲得了1930年諾貝爾物理學獎。
圖1 拉曼光譜的發現者:印度科學家C.V. Raman及其發現的拉曼散射
拉曼和紅外
紅外和拉曼有什麼不同?
首先原理上,紅外測定的是分子對入射紅外光的吸收,橫座標用波數或波長表示。拉曼測定的是入射光照到樣品上樣品再散射出來的光和原始入射光的差值,由於和樣品作用後大部分會損失能量,因此其中大部分是Stokes散射,極小部分是反Stokes散射。
其次在應用上,紅外光譜只能用紅外光,由於水對紅外的吸收太強,制樣麻煩。拉曼光譜測的是位移,入射光選擇範圍就寬了,可以很好地避開水的干擾,可見區常選藍光/紅光/綠光,還可選擇近紅外光甚至紫外光。拉曼易受熒光干擾,做樣前可先試試各可見光,如果還不行再試785nm或1064nm的近紅外光源。
由於透射性好,拉曼可以透過包封,測定任何對鐳射透明的介質,如玻璃,塑膠內,或溶於水的樣品。藥廠、化工廠用拉曼來做原料或庫管樣品的檢驗。這類應用的共性就是檢測的成分簡單、含量較高、不用HPLC分離、不用制樣、透過包裝就快速檢測。
從圖譜上來看,紅外和拉曼反映的都是分子的振動,紅外光譜主要反映分子的官能團,而拉曼光譜主要反映分子的骨架,兩者在譜圖上有互補對應的關係。相較而言,紅外區的橫座標是400~4000cm-1,拉曼在3000cm-1以上峰很少,但在400cm-1以下有訊號,所以橫座標常為200-2000cm-1或200-3000cm-1。