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(dān)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(tuán)。
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(fā)生了多大變化，從而判斷分子結(jié)構(gòu)。
它們就像兩個(gè)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。
圖1.兩種分子振動(dòng)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(dòng)，像用彈簧連著的小球。
這兩種技術(shù)測量的就是這些振動(dòng)的頻率。不同的化學(xué)鍵（如O-H、C=O）、不同的結(jié)構(gòu)，振動(dòng)頻率都獨(dú)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(qū)別）
這是理解兩者區(qū)別的關(guān)鍵，我們用一個(gè)比喻來說明：
想象一束光是一群人（光子）跑向一個(gè)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(huì)被分子“吃掉”（吸收）。
儀器在旁邊看：“哦，少了這么多這個(gè)體重的人？說明分子里有需要這個(gè)能量才能振動(dòng)的鍵。”
關(guān)鍵：分子必須能“吃”這個(gè)光，通常要求分子本身正負(fù)電荷不均衡（有偶極矩）。
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(hào)）。
極少數(shù)人撞了之后，體重發(fā)生了微小的變化（拉曼散射），要么輕了一點(diǎn)（斯托克斯線），要么重了一點(diǎn)（反斯托克斯線）。這個(gè)體重的變化量就是分子的振動(dòng)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(gè)頻率的振動(dòng)。”
關(guān)鍵：分子被撞時(shí)，它的電子云要容易被扭曲（極化率要變）。
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?yàn)檫@個(gè)根本區(qū)別，它們倆能看到的東西正好互補(bǔ)！
第三章：什么時(shí)候用誰？
因?yàn)樗鼈z互補(bǔ)，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(zhì)
碳材料（如石墨烯、碳納米管）的結(jié)構(gòu)
對(duì)稱的非極性鍵（比如想知道一瓶油里有沒有C=C雙鍵
優(yōu)先選擇拉曼光譜
如果你想測：
蛋白質(zhì)、塑料、有機(jī)物中的官能團(tuán)（如-OH、-COOH）
不含水的固體、液體、氣體樣品
優(yōu)先選擇紅外光譜
當(dāng)然，最厲害的操作是兩者一起用，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，就能把分子的結(jié)構(gòu)信息摸得門兒清。
第四章：一個(gè)實(shí)際的例子
下面那張圖4和圖5就是一個(gè)很好的例子。
圖4.600-1000℃合成的Fe3C@NCNTs的拉曼光譜
拉曼光譜 (圖4)：科學(xué)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(gè)材料有多少缺陷、結(jié)晶度好不好。
圖5.600-1000 ℃合成的Fe3C@NCNTs的FTIR紅外光譜
紅外光譜 (圖5)：科學(xué)家用它來看材料表面有沒有“含氧官能團(tuán)”（如C=O、O-H）。這些基團(tuán)決定了材料的親水性、化學(xué)反應(yīng)活性等。
你看，同一個(gè)樣品，用兩種技術(shù)看，得到了完全不同但又都非常重要的信息。
總結(jié)給小白的核心要點(diǎn)
1.它倆是兄弟：都是用來測量分子振動(dòng)，鑒定分子結(jié)構(gòu)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(bǔ)：紅外擅長看極性鍵（O-H, C=O）。拉曼擅長看非極性/對(duì)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(jù)你的樣品和問題來選擇。
5.強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合：高手通常兩者都用，全方位了解樣品信息。
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