Quang phổ Raman - Các nguyên tắc chọn lọc cho phổ hồng ngoại và phổ Raman, so sánh phổ Raman và phổ hồng ngoại, tỷ số khử phân cực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
GVHD
GVHD
: TS. Nguy
: TS. Nguy
ễ
ễ
n Văn Đ
n Văn Đ
ị
ị
nh
nh
HVTH
HVTH
: Phan Trung V
: Phan Trung V
ĩ
ĩ
nh
nh
1.7 C
1.7 C
á
á
c nguyên t
c nguyên t
ắ
ắ

c ch
c ch
ọ
ọ
n l
n l
ọ
ọ
c cho ph
c cho ph
ổ
ổ
H
H
ồ
ồ
ng
ng
ngo
ngo
ạ
ạ
i (IR) v
i (IR) v
à
à
ph
ph
ổ
ổ

Raman
Raman
Tr
Tr
ạ
ạ
ng th
ng th
á
á
i dao đ
i dao đ
ộ
ộ
ng
ng
phân t
phân t
ử
ử
Tr
Tr
ạ
ạ
ng th
ng th
á
á
i dao đ
i dao đ

ộ
ộ
ng riêng l
ng riêng l
ẻ
ẻ
:
:
dao đ
dao đ
ộ
ộ
ng chu
ng chu
ẩ
ẩ
n t
n t
ắ
ắ
c (mode)
c (mode)
Quy t
Quy t
ắ
ắ
c ch
c ch
ọ
ọ

n l
n l
ọ
ọ
c
c
Ph
Ph
ổ
ổ
Raman
Raman
Ph
Ph
ổ
ổ
IR
IR
Cơ lư
Cơ lư
ợ
ợ
ng t
ng t
ử
ử
Moment lư
Moment lư
ỡ
ỡ

ng c
ng c
ự
ự
c
c
(dipole
(dipole
moment) thay
moment) thay
đ
đ
ổ
ổ
i
i
Đ
Đ
ộ
ộ
phân c
phân c
ự
ự
c (
c (
Polarizability)
Polarizability)
thay đ
thay đ

ổ
ổ
i
i


Lư
Lư
ỡ
ỡ
ng c
ng c
ự
ự
c (
c (
dipole):
dipole):
Đ
Đ
ặ
ặ
c trưng cho t
c trưng cho t
/c
/c
đi
đi
ệ
ệ

n dipole
n dipole


moment dipole:
moment dipole:
lqP
e

+q -q
l


Đ
Đ
ộ
ộ
phân c
phân c
ự
ự
c (
c (
Polarizability)
Polarizability)
Đ
Đ
ặ
ặ
c trưng cho s

c trưng cho s
ự
ự
phân b
phân b
ố
ố
đ
đ
á
á
m mây e trong phân t
m mây e trong phân t
ử
ử
(hay
(hay
nguyên t
nguyên t
ử
ử
)
)


Phân t
Phân t
ử
ử
phân c

phân c
ự
ự
c
c
 Mode: Mẫu
hình của một
sóng lan
truyền hay
một dao động
Trong su
Trong su
ố
ố
t qu
t qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh dao đ
nh dao đ
ộ
ộ
ng
ng
a)
Kh

Kh
ả
ả
o s
o s
á
á
t ho
t ho
ạ
ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng H
ng H
ồ
ồ
ng ngo
ng ngo
ạ
ạ
i (IR)
i (IR)
Phân t
Phân t
ử
ử
CO

CO
2
2
Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c
ủ
ủ
a phân t
a phân t
ử
ử
g
g
ồ
ồ
m 2 nguyên t
m 2 nguyên t
ử
ử
đ
đ
ồ
ồ
ng c
ng c
ự

ự
c l
c l
à
à
không ho
không ho
ạ
ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng h
ng h
ồ
ồ
ng ngo
ng ngo
ạ
ạ
i,
i,
còn dao đ
còn dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c
ủ

ủ
a phân
a phân
t
t
ử
ử
g
g
ồ
ồ
m 2 nguyên t
m 2 nguyên t
ử
ử
d
d
ị
ị
c
c
ự
ự
c l
c l
à
à
ho
ho
ạ

ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng h
ng h
ồ
ồ
ng ngo
ng ngo
ạ
ạ
i
i
4 d
4 d
ao đ
ao đ
ộ
ộ
ng chu
ng chu
ẩ
ẩ
n t
n t
ắ
ắ
c v

c v
ớ
ớ
i t
i t
ầ
ầ
n s
n s
ố
ố
riêng
riêng
v
v
1
1
v
v
3
3
v
v
2a
2a
Không ho
Không ho
ạ
ạ
t đ

t đ
ộ
ộ
ng IR
ng IR
Ho
Ho
ạ
ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng IR
ng IR
1C & 2O th
1C & 2O th
ẳ
ẳ
ng
ng
h
h
à
à
ng, liên k
ng, liên k
ế
ế
t đôi

t đôi
v
v
2b
2b
ν
2a
= ν
2b
khác phương
Dao động suy
biến bậc 2
v
v
1
1
v
v
2
2
Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c
ủ
ủ
a 2
a 2

nguyên t
nguyên t
ử
ử
đ
đ
ồ
ồ
ng c
ng c
ự
ự
c
c
Moment lư
Moment lư
ỡ
ỡ
ng c
ng c
ự
ự
c
c
không thay đ
không thay đ
ổ
ổ
i
i

Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c
ủ
ủ
a 2
a 2
nguyên t
nguyên t
ử
ử
d
d
ị
ị
c
c
ự
ự
c
c
Moment lư
Moment lư
ỡ
ỡ
ng c
ng c

ự
ự
c
c
thay đ
thay đ
ổ
ổ
i
i
Không
Không
ho
ho
ạ
ạ
t
t
đ
đ
ộ
ộ
ng
ng
IR
IR
Ho
Ho
ạ
ạ

t
t
đ
đ
ộ
ộ
ng
ng
IR
IR
v
v
1
1
v
v
2a
2a
+
+
+
+
.
.
0
21
 PPP
e
21
,PP

thay đổi
21
PP 
0
21
 PPP
thay đổi
21
,PP
v
v
2b
2b
v
v
3
3
Phân t
Phân t
ử
ử
H
H
2
2
O
O
3 d
3 d
ao đ

ao đ
ộ
ộ
ng chu
ng chu
ẩ
ẩ
n t
n t
ắ
ắ
c v
c v
ớ
ớ
i t
i t
ầ
ầ
n s
n s
ố
ố
riêng
riêng
v
v
1
1
v

v
3
3
v
v
2
2
Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c
ủ
ủ
a
a
2 nguyên t
2 nguyên t
ử
ử
d
d
ị
ị
c
c
ự
ự
c

c
Moment
Moment
lư
lư
ỡ
ỡ
ng c
ng c
ự
ự
c
c
thay đ
thay đ
ổ
ổ
i
i
Ho
Ho
ạ
ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng IR
ng IR
21

,PP
thay đổi
0
21
 PPP
b)
Kh
Kh
ả
ả
o s
o s
á
á
t ho
t ho
ạ
ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng Raman
ng Raman
X
X
é
é
t b
t b

ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đ
a đ
ộ
ộ
phân c
phân c
ự
ự
c
c
h
h
v
v
Phân t
Phân t
ử
ử
2 nguyên t
2 nguyên t

ử
ử
+
+
+
+
_
_
_
_
+
+
δ
δ
+
+
δ
δ
-
-
δ
δ
-
-
δ
δ
Moment lư
Moment lư
ỡ
ỡ

ng c
ng c
ự
ự
c
c
c
c
ả
ả
m
m
ứ
ứ
ng:
ng:
EP 
Trong không gian
Trong không gian
3 chi
3 chi
ề
ề
u:
u:
zzzyzyxzxz
zyzyyyxyxy
zxzyxyxxxx
EEEP
EEEP

EEEP






































z
y
x
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
z
y
x
E
E
E
P
P
P



N
N
ế
ế

u vi
u vi
ế
ế
t dư
t dư
ớ
ớ
i d
i d
ạ
ạ
ng ma tr
ng ma tr
ậ
ậ
n:
n:
Ma tr
Ma tr
ậ
ậ
n tensor phân c
n tensor phân c
ự
ự
c
c
T
T

á
á
n x
n x
ạ
ạ
Raman thư
Raman thư
ờ
ờ
ng:
ng:










zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx



Cơ lư
Cơ lư

ợ
ợ
ng t
ng t
ử
ử
:
:
Raman
Raman
↔
↔
α
α
ij
ij
thay đ
thay đ
ổ
ổ
i
i
α
α
xy
xy
=
=
α
α

yx
yx
α
α
zx
zx
=
=
α
α
xz
xz
α
α
zy
zy
=
=
α
α
yz
yz
Phân t
Phân t
ử
ử
CO
CO
2
2

Đ
Đ
á
á
m mây đi
m mây đi
ệ
ệ
n t
n t
ử
ử
c
c
ủ
ủ
a phân t
a phân t
ử
ử
c
c
ó
ó
h
h
ì
ì
nh
nh

qu
qu
ả
ả
dưa b
dưa b
ị
ị
giãn
giãn
2
2
đ
đ
ầ
ầ
u v
u v
à
à
c
c
ó
ó
ti
ti
ế
ế
t di
t di

ệ
ệ
n tròn.
n tròn.
V
V
í
í
d
d
ụ
ụ
: X
: X
é
é
t dao đ
t dao đ
ộ
ộ
ng chu
ng chu
ẩ
ẩ
n t
n t
ắ
ắ
c t
c t

ầ
ầ
n s
n s
ố
ố
ν
ν
1
1

1
Bi
Bi
ể
ể
u di
u di
ễ
ễ
n
n
α
α
theo c
theo c
á
á
c phương
c phương

(x, y, z).
(x, y, z).
N
N
ế
ế
u bi
u bi
ể
ể
u di
u di
ễ
ễ
n
n
theo c
theo c
á
á
c phương
c phương
(x, y, z)
(x, y, z)


ellipsoid phân c
ellipsoid phân c
ự
ự

c
c
S
S
ự
ự
thay đ
thay đ
ổ
ổ
i c
i c
á
á
c ellipsoid phân c
c ellipsoid phân c
ự
ự
c trong su
c trong su
ố
ố
t qu
t qu
á
á
tr
tr
ì
ì

nh
nh
dao đ
dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c
ủ
ủ
a phân t
a phân t
ử
ử
CO
CO
2
2
v
v
1
1
v
v
3
3
v
v
2
2

Phân t
Phân t
ử
ử
H
H
2
2
O
O
v
v
1
1
v
v
2
2
v
v
3
3
1.8 So s
1.8 So s
á
á
nh ph
nh ph
ổ
ổ

Raman v
Raman v
à
à
ph
ph
ổ
ổ
H
H
ồ
ồ
ng ngo
ng ngo
ạ
ạ
i
i
Đ
Đ
ặ
ặ
c đi
c đi
ể
ể
m chung:
m chung:
Á
Á

p d
p d
ụ
ụ
ng
ng
R
R
ắ
ắ
n
n
L
L
ỏ
ỏ
ng
ng
Kh
Kh
í
í
Dung d
Dung d
ị
ị
ch
ch
* Nguyên t
* Nguyên t

ắ
ắ
c lo
c lo
ạ
ạ
i tr
i tr
ừ
ừ
l
l
ẫ
ẫ
n nhau: Nh
n nhau: Nh
ữ
ữ
ng dao đ
ng dao đ
ộ
ộ
ng chu
ng chu
ẩ
ẩ
n t
n t
ắ
ắ

c c
c c
ó
ó
tâm
tâm
đ
đ
ố
ố
i x
i x
ứ
ứ
ng l
ng l
à
à
ho
ho
ạ
ạ
t đ
t đ
ộ
ộ
ng Raman, không ho
ng Raman, không ho
ạ
ạ

t đ
t đ
ộ
ộ
ng IR v
ng IR v
à
à
ngư
ngư
ợ
ợ
c l
c l
ạ
ạ
i
i


Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng ho
ng ho
à
à
n to
n to

à
à
n đ
n đ
ố
ố
i
i
x
x
ứ
ứ
ng luôn luôn l
ng luôn luôn l
à
à
Raman*
Raman*
Ph
Ph
ổ
ổ
Raman
Raman
Ph
Ph
ổ
ổ
IR
IR

Kh
Kh
á
á
c nhau
c nhau
Ph
Ph
ổ
ổ
Raman
Raman
Ph
Ph
ổ
ổ
IR
IR


Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng Raman m
ng Raman m
ạ
ạ
nh
nh

n
n
ế
ế
u l
u l
à
à
liên k
liên k
ế
ế
t h
t h
ó
ó
a tr
a tr
ị
ị


T
T
ỷ
ỷ
s
s
ố
ố

kh
kh
ử
ử
phân c
phân c
ự
ự
c
c


S
S
ự
ự
đ
đ
ố
ố
i x
i x
ứ
ứ
ng c
ng c
ủ
ủ
a d
a d

.
.
đ
đ
.
.
trong dung d
trong dung d
ị
ị
ch
ch


Tăng cư
Tăng cư
ờ
ờ
ng đ
ng đ
ộ
ộ
dao
dao
đ
đ
ộ
ộ
ng c
ng c

ủ
ủ
a c
a c
á
á
c nh
c nh
ó
ó
m mang
m mang
m
m
à
à
u (Raman c
u (Raman c
ộ
ộ
ng hư
ng hư
ở
ở
ng)
ng)


Ch
Ch

ỉ
ỉ
c
c
ầ
ầ
n m
n m
ộ
ộ
t lư
t lư
ợ
ợ
ng
ng
nh
nh
ỏ
ỏ
m
m
ẫ
ẫ
u
u


Dao đ
Dao đ

ộ
ộ
ng IR m
ng IR m
ạ
ạ
nh
nh
n
n
ế
ế
u l
u l
à
à
liên k
liên k
ế
ế
t ion
t ion


Không x
Không x
á
á
c đ
c đ

ị
ị
nh đư
nh đư
ợ
ợ
c
c
s
s
ự
ự
đ
đ
ố
ố
i x
i x
ứ
ứ
ng trong dung
ng trong dung
d
d
ị
ị
ch (phân t
ch (phân t
ử
ử

đ
đ
ị
ị
nh hư
nh hư
ớ
ớ
ng
ng
ng
ng
ẫ
ẫ
u nhiên)
u nhiên)
Kh
Kh
á
á
c nhau
c nhau
Kh
Kh
á
á
c nhau
c nhau
Ph
Ph

ổ
ổ
Raman
Raman
Ph
Ph
ổ
ổ
IR
IR


Ph
Ph
ổ
ổ
Raman c
Raman c
ủ
ủ
a m
a m
ẫ
ẫ
u
u
/dd H
/dd H
2
2

O
O
í
í
t b
t b
ị
ị
ả
ả
nh hư
nh hư
ở
ở
ng
ng
b
b
ở
ở
i ph
i ph
ổ
ổ
dao đ
dao đ
ộ
ộ
ng c
ng c

ủ
ủ
a H
a H
2
2
O
O


Ph
Ph
ổ
ổ
IR b
IR b
ị
ị
ả
ả
nh hư
nh hư
ở
ở
ng
ng
nhi
nhi
ề
ề

u b
u b
ở
ở
i s
i s
ự
ự
h
h
ấ
ấ
p thu m
p thu m
ạ
ạ
nh
nh
c
c
ủ
ủ
a H
a H
2
2
O
O



Thu đư
Thu đư
ợ
ợ
c ph
c ph
ổ
ổ
Raman c
Raman c
ủ
ủ
a c
a c
á
á
c h
c h
ợ
ợ
p ch
p ch
ấ
ấ
t
t
h
h
ú
ú

t
t
ẩ
ẩ
m, nh
m, nh
ạ
ạ
y kh
y kh
í
í
khi đ
khi đ
ặ
ặ
t
t
trong
trong
ố
ố
ng th
ng th
ủ
ủ
y tinh
y tinh



Không thu đư
Không thu đư
ợ
ợ
c ph
c ph
ổ
ổ
IR do
IR do
ố
ố
ng th
ng th
ủ
ủ
y tinh h
y tinh h
ấ
ấ
p
p
th
th
ụ
ụ
m
m
ạ
ạ

nh b
nh b
ứ
ứ
c x
c x
ạ
ạ
IR
IR


Ghi h
Ghi h
ế
ế
t v
t v
ù
ù
ng ph
ng ph
ổ
ổ
m
m
à
à
không c
không c

ầ
ầ
n thay đ
n thay đ
ổ
ổ
i
i
chi ti
chi ti
ế
ế
t quang h
t quang h
ọ
ọ
c
c


V
V
ù
ù
ng ph
ng ph
ổ
ổ
IR r
IR r

ấ
ấ
t
t
r
r
ộ
ộ
ng, mu
ng, mu
ố
ố
n ghi h
n ghi h
ế
ế
t ph
t ph
ả
ả
i
i
thay đ
thay đ
ổ
ổ
i chi ti
i chi ti
ế
ế

t quang h
t quang h
ọ
ọ
c
c
H
H
ạ
ạ
n ch
n ch
ế
ế
c
c
ủ
ủ
a ph
a ph
ổ
ổ
Raman
Raman
 Để quan sát tán xạ Raman, phải dùng nguồn laser
công suất lớn  gây sự nung nóng cục bộ và quang
phân ly
 Một số hợp chất phát huỳnh quang khi chiếu chùm
laser
 Thu phổ quay và phổ dao động quay với độ phân

giải cao trong phổ Raman khó hơn trong phổ IR.
 Thiết bị Raman hiện đại đắt tiền hơn nhiều so với
thiết bị FT-IR.
1.9 T
1.9 T
ỷ
ỷ
s
s
ố
ố
kh
kh
ử
ử
phân c
phân c
ự
ự
c (Depolarization Ratio)
c (Depolarization Ratio)


M
M
ẫ
ẫ
u đư
u đư
ợ

ợ
c đ
c đ
ặ
ặ
t
t
ở
ở
g
g
ố
ố
c t
c t
ọ
ọ
a đ
a đ
ộ
ộ


Chi
Chi
ế
ế
u v
u v
à

à
o m
o m
ẫ
ẫ
u
u
(phương y) sóng phân
cực phẳng (E
z
↑↓)
 Quan sát theo
phương x và đo I
z
; I
y
(kính phân tích)
 Tỷ số khử phân cực:
 Tỷ số khử phân cực cung cấp thông tin quan trọng
về sự đối xứng của dao động  Giải đoán các dải phổ
||
I
I
I
I
z
y
p



Từ kết quả tính toán lý thuyết:
0
3 5
10 4
s a
p
s
g g
g g




Trong đó:
 
   
 
   
 
 
 
 
2
0
2 2
2
2 2
2
2 2
2

1
3
1
3
1
2
1
2
xx yy zz
s
xx yy yy zz zz xx
xy yx yz zy xz zx
a
xy yz xz zx yz zy
g
g
g
  
     
     
     
  
 
     
 
 
 
     
 
 

 
     
 
 










zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx



Ma tr
Ma tr
ậ
ậ
n tensor phân c
n tensor phân c
ự
ự
c
c

Trong tán xạ Raman thường: tensor phân cực đối xứng
 g
a
= 0 
0
3
10 4
s
p
s
g
g g
 



Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng đ
ng đ
ố
ố
i x
i x
ứ
ứ
ng ho
ng ho

à
à
n to
n to
à
à
n
n


Dao đ
Dao đ
ộ
ộ
ng đ
ng đ
.x. không ho
.x. không ho
à
à
n to
n to
à
à
n
n
g
g
0
0

> 0, g
> 0, g
s
s
≥
≥
0
0


0
0
≤
≤
ρ
ρ
p
p
≤
≤
¾
¾


b
b
ị
ị
phân c
phân c

ự
ự
c
c
P.t
P.t
ử
ử
đ
đ
ẳ
ẳ
ng hư
ng hư
ớ
ớ
ng (
ng (
dđ
dđ
|| E):
|| E):
ρ
ρ
p
p
= 0
= 0
g
g

0
0
= 0, g
= 0, g
s
s
> 0
> 0


ρ
ρ
p
p
=
=
¾
¾


b
b
ị
ị
kh
kh
ử
ử
phân c
phân c

ự
ự
c
c
C
C
Á
Á
M ƠN TH
M ƠN TH
Ầ
Ầ
Y V
Y V
À
À
C
C
Á
Á
C B
C B
Ạ
Ạ
N
N
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI
IR
IR

R
R
S
S
A
A R S A
3
3
2
2
1
1
v = 0
v = 0
3
3
2
2
1
1
v = 0
v = 0
E
E
0
0
E
E
1
1

C
C
á
á
c m
c m
ứ
ứ
c
c
ả
ả
o
o
C
C
á
á
c m
c m
ứ
ứ
c
c
ả
ả
o
o
v
v

0
0
v
v
0
0
v
v
0
0
Raman thư
Raman thư
ờ
ờ
ng
ng
Raman
Raman
c
c
ộ
ộ
ng hư
ng hư
ở
ở
ng
ng
Hu
Hu

ỳ
ỳ
nh quang
nh quang
IR: Infrared
(Hồng ngoại)
R: Rayleigh
S: Stokes
A: AntiStokes