Spektroskopia Ramanowska Część A 1.Krótki wstęp historyczny 2.Oddziaływanie światła z osrodkiem materialnym (rozpraszanie światła) 3.Opis klasyczny zjawiska Ramana 4. Widmo ramanowskie. 5. Opis półklasyczny zjawiska Ramana (zasady zachowania) 6.Budowa spektrometru ramanowskiego 7.Zastosowania badań ramanowskich Część B 8. Interpretacja widm ramanowskich 9.Tensor ramanowski badania polaryzacyjne 10.Reguły wyboru 11.Opis kwantowy
Krótki wstęp historyczny In 1928, Venkata Raman discovered that the scattered radiation contained photons not only of the same frequency as incident light, but also a very small number of photons with changed or shifted frequency (1 photon out of a million). Phenomenon named for Raman in 1928
Krótki wstęp historyczny
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym (rozpraszanie światła) Klasyfikacja procesów optycznych T + R =1 Przy zaniedbaniu absorpcji Nas interesuje to, co dzieje się z promieniowaniem w ośrodku!
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym (rozpraszanie światła) Absorpcja i luminescencja Typowe dla luminescencji tzw. przesunięcie Stokesa w kierunku mniejszych częstości.
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym (rozpraszanie światła) Jeśli nawet w ośrodku nie ma poziomów energetycznych odpowiadających padającemu promieniowaniu Rozpraszanie światła http://www.wyatt.com/theory/ Pole E fali elektromagnetycznej wymusza drgania dipola elektrycznego. Prawo elektrodynamiki klasycznej: drgający ładunek jest źródłem promieniowania rozchodzącego się we wszystkich kierunkach w płaszczyźnie prostopadłej do oscylacji Cechy: częstość i intensywność
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Electric dipole radiation
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Oddziaływanie światła ze swobodnymi elektronami
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Wniosek Podatność elektryczna ośrodka i przenikalność elektryczna ośrodka zależą od częstotliwości (fali padającej)
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Prawo Beer a
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Zespolony współczynnik załamania
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Co się dzieje z tym dipolem, gdy nie ma padającego promieniowania? Częstość własna i częstość wymuszona. Water s vibrations
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Two kinds of scattering encountered: Rayleigh (1 in every 10,000) same frequency Raman (1 in every 10,000,000) different frequencies
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Electric dipole moment
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Induced dipole moment
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Zakładamy, że w ośrodku (również półprzewodniku) zachodzą różnego rodzaju wzbudzenia, które można opisać przy użyciu modelu oscylatora harmonicznego. Model ten zakłada istnienie momentów dipolowych, bez wchodzenia w ich naturę. Okazuje się, że e taki opis dobrze działa zarówno dla atomów, domieszek, defektów, jak też drgań sieci krystalicznej oraz wzbudzeń ń swobodnych nośników
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Wzbudzenia sieci fonony
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Zależność dyspersyjna dla jednowymiarowego łańcucha jednoatomowego
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Drgania sieci jednowymiarowej z bazą
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Fonony w sieci trójwymiarowej
Oddziaływanie światła z ośrodkiem materialnym Jak drgania sieci wpływają na własności optyczne półprzewodników? Fonony optyczne dają wkład do makroskopowej polaryzacji dielektrycznej ośrodka Fonony akustyczne długofalowe nie dają wkładu do polaryzacji ośrodka.
Opis klasyczny zjawiska Ramana
Opis klasyczny zjawiska Ramana
Opis klasyczny zjawiska Ramana
Opis klasyczny zjawiska Ramana
Opis klasyczny zjawiska Ramana
Widmo ramanowskie Przykładowe widmo ramanowskie Postać tego widma nie zależy praktycznie od linii laserowej pobudzającej. Raman spectrum for CCl 4 excited by laser radiation of λ 0 = 488 nm and ν 0 = 20, 492 cm - 1. The number above the peaks is the Raman shift in cm -1.
Widmo ramanowskie Jednostki w spektroskopii optycznej Energia [ev] 1 ev = 1,602 10-19 J 1 nm = 10-9 m = 10 Å Długość fali [nm] Plank constant h = 4.1357 10-15 [ev s]: Speed of light c = 2.9979 10 8 [m s-1]: Frequency [Hz]: ν Wavelength [m]: λ 1/λ liczba falowa (wavenumber) wyrażona w cm -1 Wavenumber [cm-1]: 1/λ 500 nm, to 1/λ = 20000 cm -1 1 ev = 8067.5 cm-1 300 cm-1 = 37.2 mev
Widmo ramanowskie
Widmo ramanowskie Widmo ramanowskie a podczerwień To be visible in IR vibration must change the dipole moment of the molecule To be visible in Raman vibration must change the polarizability of the molecule
Widmo ramanowskie Infrared absorption and Raman scattering Symmetric stretching vibration of CO 2 Polarisability changes therefore Raman band at 1,340 cm -1 Dipole moment does not no absorption at 1,340 cm -1 in IR
Opis półklasyczny zjawiska Ramana (zasady zachowania) Inelastic scattering of the light mediated by the polarisability of the medium. Fala padająca i rozproszona
Opis półklasyczny zjawiska Ramana (zasady zachowania) Oddziaływanie fotonów z fononami
Budowa spektrometru ramanowskiego Podstawowy układ ramanowski - laser source - sample illumination system and - a suitable spectrophotometer Laser Source UV-VIS-NIR optics Collection of Raman photons Macro- & Micro-approach Sensitivity in subject to the detector Polarisation control Wavelength selector Light flux in subject to dispersion A dispersive Raman spectrometer uses a monochromator or a spectrograph as wavelength selector Confocal Raman Microscope and spatial resolution Straylight rejection filter
Budowa spektrometru ramanowskiego Laser Source UV-VIS-NIR optics
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego Widmo ramanowskie a laser pobudzający Spectra of anthracene. A: Conventional instrument, 514.5 nm excitation; B: FT instrument, 1.064µm excitation.
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego Najprostszy dyspersyjny monochromator
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego Typical geometries for Raman scattering
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego Różne rodzaje doprowadzenia wiązki padającej
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Raman Spectrometers Raman spectrometers basically employ one of two technologies for the collection of spectra 1- Dispersive Raman 2- Fourier Transform Raman (FT- Raman) Each technique has unique advantages and each is ideally suited to specific analyses but dispersive Raman dominates the market.
Budowa spektrometru ramanowskiego Optical diagram of an FT-Raman spectrometer
Budowa spektrometru ramanowskiego
Budowa spektrometru ramanowskiego
Zastosowania badań ramanowskich Podstawowe informacje jakie możemy uzyskać ć z widma ramanowskiego
Zastosowania badań ramanowskich Zastosowania badań ramanowskich
Zastosowania badań ramanowskich
Zastosowania badań ramanowskich