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如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
你是不是常聽人提起“紅外光譜”和“拉曼光譜”，卻總覺得它們高深莫測？別擔心，這篇文章就用最通俗的大白話，幫你徹底搞懂它倆是啥、有啥不同。
一句話概括
紅外光譜：看的是“光被吃了多少”。分子吸收了特定波長的光，我們就知道它里面有什么基團。
拉曼光譜：看的是“光被彈歪了多少”。一束激光打上去，分析被彈回來的光發生了多大變化，從而判斷分子結構。
它們就像兩個偵探，用不同的方法 interrogate（詢問）分子，最終目的都是搞清楚分子是誰。
如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
圖1.兩種分子振動譜示意圖，左邊紅外，右邊拉曼
第一章：它倆到底在測啥？
分子不是靜止的，它里面的原子一直在振動，像用彈簧連著的小球。
這兩種技術測量的就是這些振動的頻率。不同的化學鍵（如O-H、C=O）、不同的結構，振動頻率都獨一無二，就像分子的“指紋”。通過測“指紋”，我們就能知道分子里有什么。
第二章：原理有啥不同？（核心區別）
這是理解兩者區別的關鍵，我們用一個比喻來說明：
想象一束光是一群人（光子）跑向一個分子。
紅外光譜 (IR) - “能量吸收”
這群人里，只有特定“體重”（能量） 的人會被分子“吃掉”（吸收）。
儀器在旁邊看：“哦，少了這么多這個體重的人？說明分子里有需要這個能量才能振動的鍵。”
關鍵：分子必須能“吃”這個光，通常要求分子本身正負電荷不均衡（有偶極矩）。
如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
圖2.紅外工作原理示意圖
拉曼光譜 (Raman) - “彈性碰撞”
我們用一群體重完全一樣的人（激光）去撞分子。
大部分人被彈回來體重不變（瑞利散射，沒用的信號）。
極少數人撞了之后，體重發生了微小的變化（拉曼散射），要么輕了一點（斯托克斯線），要么重了一點（反斯托克斯線）。這個體重的變化量就是分子的振動頻率。
儀器在旁邊看：“哦，有人的體重變化了這么多？說明分子里有這個頻率的振動。”
關鍵：分子被撞時，它的電子云要容易被扭曲（極化率要變）。
如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
圖3.拉曼光譜原理示意圖
簡單說：
紅外 → 分子自己吸收光能，要求分子是“極性”的。
拉曼 → 光子與分子碰撞后能量變化，要求分子是“可極化”的。 正因為這個根本區別，它們倆能看到的東西正好互補！
如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
第三章：什么時候用誰？
因為它倆互補，所以選擇用誰取決于你的樣品和你想看什么。
如果你想測：
水溶液里的物質
碳材料（如石墨烯、碳納米管）的結構
對稱的非極性鍵（比如想知道一瓶油里有沒有C=C雙鍵
優先選擇拉曼光譜
如果你想測：
蛋白質、塑料、有機物中的官能團（如-OH、-COOH）
不含水的固體、液體、氣體樣品
優先選擇紅外光譜
當然，最厲害的操作是兩者一起用，強強聯合，就能把分子的結構信息摸得門兒清。
第四章：一個實際的例子
下面那張圖4和圖5就是一個很好的例子。
如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
圖4.600-1000℃合成的Fe3C@NCNTs的拉曼光譜
拉曼光譜 (圖4)：科學家用它來看碳材料的“石墨化程度”。圖中的D峰和G峰就像身份證，告訴你這個材料有多少缺陷、結晶度好不好。
如何分辨紅外光譜和拉曼光譜
圖5.600-1000 ℃合成的Fe3C@NCNTs的FTIR紅外光譜
紅外光譜 (圖5)：科學家用它來看材料表面有沒有“含氧官能團”（如C=O、O-H）。這些基團決定了材料的親水性、化學反應活性等。
你看，同一個樣品，用兩種技術看，得到了完全不同但又都非常重要的信息。
總結給小白的核心要點
1.它倆是兄弟：都是用來測量分子振動，鑒定分子結構的“偵探工具”。
2.方法截然不同：紅外是“吸收”，拉曼是“散射”。
3.看到的東西互補：紅外擅長看極性鍵（O-H, C=O）。拉曼擅長看非極性/對稱鍵（C=C, 碳骨架）和水溶液。
4.沒有誰更好：只有誰更合適。根據你的樣品和問題來選擇。
5.強強聯合(he)：高手通常兩者都用，全方位了解樣品信息(xi)。
本(ben)文由廣州佳譽醫(yi)療(liao)器械有限(xian)公(gong)司/佛山浩揚醫(yi)療(liao)器械有限(xian)公(gong)司聯合編輯
