Όταν το φως ταξιδεύει μέσα από ένα στερεό, υγρό ή αέριο, μέρος του φωτός θα διασκορπιστεί, ταξιδεύοντας σε κατευθύνσεις που διαφέρουν από αυτή του εισερχόμενου φωτός. Το μεγαλύτερο μέρος του σκεδαζόμενου φωτός θα διατηρήσει την αρχική του συχνότητα – αυτό είναι γνωστό ως ελαστική σκέδαση, με παράδειγμα η σκέδαση Rayleigh. Ένα μικρό ποσοστό του σκεδαζόμενου φωτός θα έχει συχνότητα μικρότερη από αυτή του εισερχόμενου φωτός και ένα ακόμη μικρότερο ποσοστό θα έχει υψηλότερη συχνότητα — αυτό είναι γνωστό ως ανελαστική σκέδαση. Η σκέδαση Raman είναι μια μορφή ανελαστικής σκέδασης και πήρε το όνομά της από τον Chandrasekkara Venkata Raman, ο οποίος έλαβε το βραβείο Νόμπελ για το έργο του πάνω στο θέμα το 1930.
Αν και η σκέδαση μπορεί να θεωρηθεί ως φως που απλώς αντανακλάται από μικρά σωματίδια, η πραγματικότητα είναι πιο περίπλοκη. Όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, της οποίας ένα είδος είναι το φως, αλληλεπιδρά με ένα μόριο, μπορεί να παραμορφώσει το σχήμα του νέφους ηλεκτρονίων του μορίου. Ο βαθμός στον οποίο συμβαίνει αυτό είναι γνωστός ως η πολωτική ικανότητα του μορίου και εξαρτάται από τη δομή του μορίου και τη φύση των δεσμών μεταξύ των ατόμων του. Μετά την αλληλεπίδραση με ένα φωτόνιο φωτός, το σχήμα του νέφους ηλεκτρονίων μπορεί να ταλαντώνεται σε συχνότητα που σχετίζεται με αυτή του εισερχόμενου φωτονίου. Αυτή η ταλάντωση με τη σειρά του αναγκάζει το μόριο να εκπέμπει ένα νέο φωτόνιο με την ίδια συχνότητα, με αποτέλεσμα την ελαστική ή Rayleigh σκέδαση. Ο βαθμός στον οποίο συμβαίνει η σκέδαση Rayleigh και Raman εξαρτάται από την ικανότητα πόλωσης του μορίου.
Τα μόρια μπορούν επίσης να δονούνται, με τα μήκη των δεσμών μεταξύ των ατόμων περιοδικά να αυξάνονται ή να μειώνονται κατά 10%. Εάν ένα μόριο βρίσκεται στη χαμηλότερη δονητική του κατάσταση, μερικές φορές ένα εισερχόμενο φωτόνιο θα το ωθήσει σε μια υψηλότερη δονητική κατάσταση, χάνοντας ενέργεια στη διαδικασία και με αποτέλεσμα το εκπεμπόμενο φωτόνιο να έχει λιγότερη ενέργεια και επομένως χαμηλότερη συχνότητα. Λιγότερο συχνά, το μόριο μπορεί να βρίσκεται ήδη πάνω από τη χαμηλότερη κατάσταση δόνησης, οπότε το εισερχόμενο φωτόνιο μπορεί να το κάνει να επανέλθει σε χαμηλότερη κατάσταση, κερδίζοντας ενέργεια που εκπέμπεται ως φωτόνιο με υψηλότερη συχνότητα.
Αυτή η εκπομπή φωτονίων χαμηλότερης και υψηλότερης συχνότητας είναι η μορφή ανελαστικής σκέδασης γνωστή ως σκέδαση Raman. Εάν αναλυθεί το φάσμα του σκεδαζόμενου φωτός, θα εμφανίσει μια γραμμή στην εισερχόμενη συχνότητα λόγω της σκέδασης Rayleigh, με μικρότερες γραμμές σε χαμηλότερες συχνότητες και ακόμη μικρότερες γραμμές σε υψηλότερες συχνότητες. Αυτές οι γραμμές χαμηλότερης και υψηλότερης συχνότητας, γνωστές ως γραμμές Stokes και anti-Stokes, αντίστοιχα, εμφανίζονται στα ίδια διαστήματα από τη γραμμή Rayleigh και το συνολικό σχέδιο είναι χαρακτηριστικό της σκέδασης Raman.
Δεδομένου ότι τα διαστήματα συχνότητας στα οποία εμφανίζονται οι γραμμές Stokes και anti-Stokes εξαρτώνται από τους τύπους μορίων με τα οποία αλληλεπιδρά το φως, η σκέδαση Raman μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σύνθεσης ενός δείγματος υλικού, για παράδειγμα, των ορυκτών που υπάρχουν σε ένα κομμάτι του βράχου. Αυτή η τεχνική είναι γνωστή ως φασματοσκοπία Raman και συνήθως χρησιμοποιεί ένα μονοχρωματικό λέιζερ ως πηγή φωτός. Συγκεκριμένα μόρια θα παράγουν το καθένα ένα μοναδικό μοτίβο γραμμών Stokes και anti-Stokes, επιτρέποντας την αναγνώρισή τους.