Phổ Raman là kỹ thuật phổ dùng để quan sát các dao động và các kiểu dao động ở tần số thấp khác. Phổ Raman dựa trên sự tán xạ không đàn hồi hay tán xạ Raman của dòng ánh sáng đơn sắc thường là nguồn laser trong vùng khả kiến, hồng ngoại gần hay tử ngoại gần. Ánh sáng laser tương tác với các dao động phân tử, photon hay các kích thích khác trong hệ, kết quả năng lượng photon laser sẽ chuyển dịch lên hay xuống. Sự chuyển dịch năng lượng này cho những thông tin về kiểu dao động trong hệ.
Sự tán xạ Raman thường rất yếu và khó khăn chính là làm sao phân tách tán xạ không đàn hồi (tán xạ Raman) khỏi tán xạ đàn hồi Rayleigh có cường độ lớn. Nhiều kỹ thuật khác nhau được áp dụng để nâng cao độ phân tách tán xạ Raman như: Phổ Raman nâng cao bề mặt, phổ cộng hưởng Raman v.v...
28
Hiệu ứng Raman xảy ra khi ánh sáng va đập vào phân tử và tương tác với đám mây điện tử và liên kết của phân tử đó. Hiệu ứng Raman là dạng tán xạ ánh sáng, một photon kích thích phân tử từ trạng thái cơ bản đến trạng thái năng lượng thực. Khi phân tử phục hồi nó sẽ phát xạ ra photon và nó chuyển thành trạng thái dao động hay dao động quay. Sự khác biệt năng lượng giữa trạng thái ban đầu và trạng thái mới dẫn đến một sự chuyển dịch của bước sóng photon phát xạ với bước sóng của tia kích thích. Nếu trạng thái dao động cuối cùng của phân tử có năng lượng cao hơn trạng thái ban đầu, thì photon bị bức xạ sẽ chuyển dịch về phía tần số thấp hơn để năng lượng toàn bộ của hệ được bảo toàn. Sự dịch chuyển tần số này được gọi là dịch chuyển Stokes (Stokes shift). Nếu trạng thái dao động cuối cùng của phân tử có năng lượng thấp hơn trạng thái ban đầu thì photon bị bức xạ sẽ chuyển dịch về phía tần số cao hơn để năng lượng toàn bộ của hệ được bảo toàn, sự dịch chuyển tần số này gọi là dịch chuyển phản Stokes [19].