实验所测样品中，尤其是在液态与气态的介质中，分子的取向 杲无规则散布的。正常的情况下，如入射光为平面偏振光，散射光的 偏振标的目的可能与入射光不合，并且还可能变成非完全偏振的。 这一现象称为散射光的“退偏二散射光的退偏往往与分子结构和振 动的对称性有关。拉曼散射光的偏振性完全取决于极化率张量。非 对称振动的分子，极化率张量是一个椭球，会随着分子一起翻滚， 振荡的诱导偶极矩也将不竭地修改标的目的。

  摘要：本实验研究了用半导体激光器泵浦的M严：晶体并倍频 后获得的532nm激光作为激发光源照射液体样品的CCJ分子而获得 的拉曼光谱，谱线很好地吻合了理论阐发的CCd分子4种振动模式, 且频率的实验值与标准值比误差低于2%。又利用偏振片及半波片获 得与入射光偏振标的目的垂直及平行的出射光，确定了各振动的退 偏度，辨别为0.013、0.853、0.869、0.940,和标准值0和0.75比较 偏年夜。

  对振幅矢量为瓦，角频率为％的入射光，分子受到该入射光电场 作用时，将感应产生电偶极矩久一级近似下p = a.e9O亍杲一个二 阶张量（两个箭头暗示张量），称为极化率张量，是简正坐标的函数。 对不合频率的简正坐标，分子的极化率将产生不合的变更，光的拉 曼散射就是由于分子的极化率的变更引起的。根据泰勒定理将A在

  由（2）可以发明，石•瓦cos増标明将产生与入射光频率5相同 的散射光，称之为瑞利散射光。cos［（q）土皎）/±0订标明，散射光中还 存在频率与入射光不合，年夜小为5 土皎的光辐射，即拉曼散射光。

  且拉曼散射光一共可以有对称的3N6种频率，但产生与否取决于极 化率张量各分量对简正坐标的偏微商是否全为零。

  从表中能够准确的看出，在瑞利散射两侧对称的散布着4种振动（振动 模式在实验原理中己经做了约定，表中做标识表记标帜即可明显地 看出其对称性），和理论阐发的振动模式吻合，误差在允许规模内。 可是注意到其中9号线没有与之对应的振动模式，而在实验中却观 察到了，此振动模式应该是由理论阐发的4种振动耦合而来的。

  分子式一正四面体结构，碳原子处于正四 面体的中央。四个氯原子处于四个不相邻

  图1四氯化碳分子结构为碳原子。它共有九个振动自由度，一个 任意的振动可以分化成九种简正振动。

  由图中能够准确的看出一共有10个峰值，其中5号峰值，即强度最年 夜的峰值对应的散射光即为瑞利散射。出去瑞利散射，剩下的9个 峰值正好对应理论阐发中的9种振动。由图中也可以明显地看出， 瑞利散射左侧的反斯托克斯线的峰值高度要低于右侧的斯托克斯 线。从图中读出各个峰值，计算各个散射线与瑞利散射的频移，即 能判断出液态cc厶分子的各种振动模式。

  （3）C原子平行于正方体的一边运动，四个CL原子同时平行 于修改反向运动，分子重心坚持不变，频率相当于波数V=776/cm,为三重简并（记为振动模式3）。

  （4）两个CL沿立方体一直的对角线作伸缩运动，另两个在对 廂做位相向反的运动，频率相当于波数V=314/cm,也是三重简并（记 为振动模式4）。

  念。退偏度。即为偏振标的目的垂直和平行于入射光偏振标的目 的的散射光强之比。

  由理论阐发可得，1号振动模式（振动频率相当于波数V=458/cm）的退偏度为0,其余三种振动模式的退偏度均为0.75。 三，实验内容及办法

  拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性 散射现象。拉曼谱线的数目，位移的年夜小，谱线的长度直接与试 样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼 光谱的研究，也能够得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光 谱阐发技术己大范围的应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线年代激光的冋世增进了拉曼光谱学的成长。由于激光 极高的单色亮度，它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。并且基 于新激光技术在拉曼光谱学中的使用，成长了共振拉曼、受激拉曼 散射和番斯托克斯拉曼散射等新的实验技术和手段。

  实验中使用半导体激光器泵浦的M严：WO」晶体并倍频后获得的 波长为532nm激光。样品是液态CC厶分子，装在样品池中。光经透 镜聚焦在样品池中心，成像透镜组对光进行收集。然后单色仪收集 散射光，再使用光电倍增管和光子计数器吃力拉曼散射信号。

  实验中使用调节偏振片P1对光源进行起偏，使入射光成为平面 偏振光，通过转动半波片P3修改偏振标的目的，这样做才能够实现对入 射光和散射平直所成角度的控制。对出射光，能够最终靠调节偏振片P2控制出射光与散射平面所成的角度，这样即可以对退偏度进行丈 量。

  (K.S.Krisman)实验发明，当光穿过液体苯时被分子散射的光产生 频率变更，此现状称为拉曼散射。几乎与此同时，苏联物理学家 兰斯别而格dsberg)和曼杰尔斯达姆(L.Mandelstamm)也在 晶体石英样品中发明了类似现象。在散射光谱中，频率与入射光频 率5相同的成分称为瑞利散射，频率对称散布在5两侧的谱线±u脚为拉曼光谱，其中频率较小的成分47又称为斯托克斯线， 频率较年夜的成分qu,又称为反斯托克斯线。这种新的散射谱线与 散射体中分子的震动和转动，或晶格的振动等有关。

  碰撞如果是弹性的，如图（2a）则两者不交换能量，光子只修 改运动标的目的而频率和能量都没有修改，这就是瑞利散射。而产 生非弹性碰撞时，如图（2b）,光子和物质分子交换能量，可以看成 是入射光子的湮灭和另一个不合能量散射光子的产生，与此同时， 分子能量状态产生了跃迁，招致拉曼散射光产生。现在态能级耳低 于末态能级◎时产生斯托克斯拉曼散射，出射光子频率为5-叫；而 初态能级d高于末态能级化时产生反斯托克斯拉曼散射，出射光子 频率为5泊。根据统计散布规律，较高能级上的分子数低于低能级 上的分子数，所以拉曼散射中，反斯托克斯线比斯托克斯线,半经典理论解释拉曼散射

  频率为珂的单色光，可以看做是具有能量方珂的光子，而光的散 射杲由于入射光子和散射物分子产生碰撞后，修改传播标的目的而 形成的。图2是光散射机制半经典解释的一个形象表述，图中Qd暗 示分子的两个振动能级，虚线暗示的不是分子可能的状态，只是用 以暗示入射光子和散射光子的能量。

  式），振动频率相当于波数V=458/cm（为了叙述便利，记为振动模式1 ）o

  （2）四个Cl原子沿垂直于各自与C原子连线的标的目的运动 并且坚稳健心不变，又分两种，在一种中，两个CL在它们与C形 成的平面内运动；在启一种中，两个CL垂直于上述平面而运动，由 于两种情形中力常数相同，振动频率是简并的，相当于波数V=218/cm（记为振动模式2）。

  拉曼光谱阐发技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表 征技术，其信号来源于分子的振动和转动。它提供快速、简单、可重 复.且更重要的是无损伤的定性定量阐发，无需样品准备，样品可 直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤丈量。拉曼光谱的 阐发标的目的有定性阐发、结构阐发和定量阐发。

  本实验将用半导体激光器泵浦的M严:KVQ晶体并倍频后获得 的532nm激光作为激发光源研究液体样品的CC厶分子的拉曼光谱。 二，实验原理

  由N个原子组成的分子具有3N个自由度。由于分子质心有3个平移自由度，非线个转动自由度，因此其余3N6个自 由度是描述分子中的原子振动的。分子内原子的振动很庞杂，可是 总能够准确的通过运动的分化和叠加原理吧分子的振动分化为3N6种自力 的振动，称为“简正振动二可以用“简正坐标描述简正振动，3N6中简正振动的简正坐标为©,血，...皿，5心）o每个简正坐标都以它对