Η φασματοσκοπία Raman είναι μια τεχνική για τη μελέτη της λειτουργίας των μηκών κύματος μεταξύ ακτινοβολίας και ύλης. Συγκεκριμένα, η επιστήμη μελετά λειτουργίες χαμηλής συχνότητας όπως κραδασμούς και περιστροφές. Ο κύριος τρόπος που λειτουργεί η διαδικασία είναι με τη σκέδαση μονοχρωματικού φωτός χωρίς να διατηρείται η κινητική ενέργεια των σωματιδίων. Όταν το φως λέιζερ αλληλεπιδρά με τις δονήσεις των δομών μέσα σε ένα άτομο, το αποτέλεσμα είναι μια αντίδραση μέσα στο ίδιο το φως. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να συλλέξουν πληροφορίες για το σύστημα χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία λέιζερ Raman.
Η βασική θεωρία πίσω από τη φασματοσκοπία Raman είναι το φαινόμενο Raman. Το φως προβάλλεται σε ένα μόριο με σκοπό να αλληλεπιδράσει με το νέφος ηλεκτρονίων, την περιοχή γύρω από ένα ή μεταξύ ηλεκτρονίων σε ένα άτομο. Αυτό προκαλεί το μόριο να διεγείρεται από μεμονωμένες μονάδες φωτός, γνωστές ως φωτόνιο. Το επίπεδο ενέργειας μέσα στο μόριο αυξάνεται ή μειώνεται. Στη συνέχεια, το φως από τη συγκεκριμένη θέση συλλέγεται με έναν φακό και μεταδίδεται σε ένα μονοχρωματικό.
Ο μονόχρωμος είναι μια συσκευή που μεταδίδει οπτικά μια στενή ζώνη μήκους κύματος φωτός. Λόγω του γεγονότος ότι οι ζώνες φωτός διασκορπίζονται μέσω διαφανών στερεών και υγρών, γνωστές ως σκέδαση Rayleigh, τα μήκη κύματος πιο κοντά στο φως από το λέιζερ διασκορπίζονται, ενώ το υπόλοιπο φως με τις πληροφορίες δόνησης συλλέγεται από έναν ανιχνευτή.
Ο Adolf Smekal προέβλεψε την ιδέα της σκέδασης φωτός μέσω του φαινομένου Raman το 1923. Ωστόσο, μόλις το 1928 ο Sir CV Raman ανακάλυψε τις δυνατότητες πίσω από τη φασματοσκοπία Raman. Οι παρατηρήσεις του αφορούσαν κυρίως το φως του ήλιου λόγω του γεγονότος ότι η τεχνολογία λέιζερ δεν ήταν άμεσα διαθέσιμη εκείνη την εποχή. Χρησιμοποιώντας ένα φωτογραφικό φίλτρο, μπόρεσε να προβάλει μονόχρωμο φως ενώ παρατηρούσε ότι το φως άλλαζε συχνότητα. Ο Ραμάν τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής για την ανακάλυψή του το 1930.
Οι πιο κοινές χρήσεις της φασματοσκοπίας Raman είναι στους τομείς της χημείας, της ιατρικής και της φυσικής στερεάς κατάστασης. Οι χημικοί δεσμοί μορίων μπορούν να αναλυθούν μέσω της διαδικασίας, επιτρέποντας στους ερευνητές να αναγνωρίσουν πιο εύκολα άγνωστες ενώσεις μέσω της συχνότητας δόνησης. Στην ιατρική, τα λέιζερ Raman μπορούν να παρακολουθούν το μείγμα αερίων που χρησιμοποιούνται στα αναισθητικά.
Η φυσική στερεάς κατάστασης χρησιμοποιεί την τεχνολογία για να μετρήσει τις διεγέρσεις διαφόρων στερεών. Οι προηγμένες εκδόσεις της έννοιας μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν από τις αρχές επιβολής του νόμου για τον εντοπισμό πλαστών φαρμάκων ενώ βρίσκονται ακόμη σε συσκευασία. Αυτό συμβαίνει όταν η τεχνολογία είναι περιορισμένη στην ευαισθησία της και αφήνεται ουσιαστικά να περάσει μέσα από ορισμένα στρώματα μέχρι να φτάσει στο επιθυμητό μόριο.