文档介绍:拉曼光谱
实验日期:2023年4月11日近代物理实验拉曼光谱
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拉曼光谱实验
姓名:李首卿 学号:202311141049
【摘要】拉曼散射谱线与散射体中分子的振动和转动,或者晶格的振动等有关,为研究分子结构提供升高,反斯托克斯线将增强。
拉曼散射的退偏度:对于某一取向确定的分子,如果入射光是偏振的,所产生的拉曼散射光也是偏振的,但是散射光的偏振方向与入射光的偏振方向并不一定一致。实际上,在所测样品中,尤其是在液态和气态的介质中,分子的取向是无规
实验日期:2023年4月11日近代物理实验拉曼光谱
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那么分布的,一般情况下,假设入射光为平面偏振光,散射光的偏振方向可能与入射光不同,而且还可能变为非完全偏振的,这一现象称为散射光的“退偏〞。
拉曼散射光的偏振性完全取决于极化率张量。高度对称分子的全对称振动,其极化率张亮的各分量在空间上是球形分布的。即使入射光不是偏振光,在极化率各向同性的情况下,拉曼散射光也是偏振的。而且这种偏振性和分子本身的空间取向无关。但是,对于非对称振动分子,极化率张量是一个椭球,这个椭球将随着分子一同翻滚,它的长轴将不断地改变方向。由于极化率椭球的长轴方向在决定诱导偶极矩的方向时起更大的作用,因此振荡的诱导偶极矩也将不断改变方向。由这样的偶极振荡发射的拉曼散射光就将是去偏振的,即在入射光使平面偏振光的情况下散射光也将是非偏振的。
定义入射光的传播方向和散射光观测方向构成的平面为散射平面,并据以标记偏振方向。引入符号iIs(θ)描述散射光强度,i和s分别表示入射光和散射光的偏振方向相对于散射平面的取向,一般有垂直、平行和自然光三种状态;θ表示散射光观测方向和入射光传播方向的夹角。如果入射光为平面偏振光,且偏振面垂直或平行于散射面,定义退偏度ρ⊥(θ)或ρ∥(θ)为
ρ⊥θ=⊥I∥(θ)⊥I⊥(θ), ρ∥θ=∥I∥(θ)∥I⊥(θ) (5)
实验中也可以观测某一个特定方向偏振的散射光强,通过改变入射光的偏振面来得到退偏度:
ρsθ=∥I⊥(θ)⊥I⊥(θ) (6)
退偏度即为偏振方向垂直和平行于入射光偏振方向的散射光强之比。
退偏度反映了分子结构和振动的对称性,测量退偏度时区分振动对称性的一个有效方法。假设散射前后,偏振方向没有改变,那么退偏度为0,说明分子振动是对称的,此时的散射光是完全偏振的;如果散射光偏振方向发生变化,说明分子振动是不对称的,入射光子与分子相互作用,使得散射光包含于入射光偏振方向垂直的分量,成为局部偏振光,此时退偏度不为零。退偏度的值越小,分子振动的对称性越高。
实验装置
实验装置主要局部有样品池,单色仪,光子计数器,PMT,激光器,计算机,半波片,偏振片,透镜,凹面镜。
光源
激光是研究拉曼散射的理想光源。它提供了一种高亮度、高单色性、高准直性和高度偏振的光束。实验中常用的激光是功率在几十毫瓦量级的氦氖激光或功率更强的氩离子激光。使用连续运转的可调谐染料激光器可进行共振拉曼光谱的测量。共振拉曼光谱大大提高了拉曼信号的强度,并在一定程度上抑制了在常规拉曼散射中产出现的背景荧光。
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样品局部