拉曼光譜是一種分析技術，利用散射光測量樣品的振動能量方式。這是以印度物理學家 CVRaman 命名的，在 1928 年 1 月，c.v.拉曼和他的研究伙伴 k . s .克里希,是最早觀察到拉曼散射現象。拉曼光譜 可以提供化學和結構的信息,以及通過特征拉曼“指紋"特征進行物質的識別。拉曼光譜可以通過檢測樣品 中的拉曼散射來提取這些信息。 

當光被分子散射時，光子的振蕩電磁場會誘導分子電子云的極化，從而是分子處于較高的能量狀 態，而光子的能量則轉移到分子上。這可以被認為是光子與分子之間非常短暫的復合物的形成，通常被 成為分子的虛擬狀態，虛擬狀態非常不穩定，光子幾乎立即會作為散射光被重新發射。

絕大多數的散射中，分子與光子相互作用后的能量不變。散射光子的能量和波長等于入射光子的波 長。這稱為彈性（散射粒子的能量是守恒的）或瑞利散射，是主要過程。 

拉曼散射的發生是一個非常小概率的事件（大約一千萬個光子中有一個）2：，這是一種非彈性散 射過程，在分子和散射光子之間轉移了能量。如果分子在散射過程中從光子獲得能量（激發到更高的振 動水平），則散射的光子會損失能量，其波長會增加，這稱為斯托克斯拉曼散射（在 G.G.斯托克斯之 后）。

相反，如果分子通過降低到更低的振動能級而損失能量，則散射光子會獲得相應的能量，并且波長 會減小；這稱為反斯托克斯位移拉曼散射。量子力學上斯托克斯和反斯托克斯是等可能的過程。但是， 在一個分子集合中，大多數分子將處于基態振動水平（玻爾茲曼分布），而斯托克斯散射是統計上更可 能的過程。因此，斯托克斯拉曼散射總是比反斯托克斯更強烈，因此，在拉曼光譜測量中測量的幾乎總 是斯托克斯拉曼散射。

拉曼位移 

從上面可以清楚地看出，拉曼散射光的波長將取決于激發光的波長。這使得拉曼散射波長成為一個 非固定值，無法比較不同激光測得的光譜。因此，拉曼散射位置被轉換成距離激發光波長的拉曼位移： 

振動模式 圖 2 顯示拉曼光譜法可測量分子振動能級之間的能隙。圖 2 所示的振動水平階梯是分子的單個振動 模式。多原子分子將包含許多的振動模式，每個振動模式都有自己的振動水平階梯。 對于帶有 N 個原子的非線性分子，振動模式的數量由下式給出： 3N – 6 3N 是分子的總自由度，減去 3 個平移自由度和 3 個轉動自由度即 3N-6 的振動模式個數。對于線性分 子，會少一個旋轉自由度，因此，振動模式的數量由下式給出： 3N – 5 不是振動模式都可以通過拉曼光譜探測得到。對于要測量的振動模式，他必須具有“拉曼活性"， 取決于振動過程中分子極化率發生變化。 

CCl4 的拉曼光譜 圖 3 是一個案例，四氯化碳（CCl4）的拉曼光譜.是四面體分子，在 100 cm-1-500 cm-1波數范圍 內帶有 3 個明顯拉曼活性的振動模式（還有一個在 780 cm-1的峰未顯示）。在光譜中心是激光波長下的瑞利散射峰。這個峰的信號強度比拉曼散射強度高數百萬倍，因此通常被拉曼光譜儀中的陷波或邊緣 濾光片阻擋，但為清楚起見顯示在這里。對于分布在瑞利峰的兩側的是三個斯托克斯和三個反斯托克斯 位移峰，它們對應的 CCl4的三個*拉曼活性振動。可以看出，反斯托克斯比斯托克斯線弱得多，這 是因為每種模式在基態振動水平上的分子較多。CCl4是具有比較簡單的拉曼光譜的分子之一，但是相同的 原理適用于所有樣品：拉曼光譜用于測試樣品的*振動指紋譜，從指紋譜信息可以獲得化學，結構和 物理特性。