赤外分光法とラマン分光法との違い

次に、赤外吸収とラマン散乱のエネルギー遷移の図を図3に示します。測定の原理は異なりますが、赤外分光法では横軸に波数を取ることで、ラマン分光法では横軸にラマンシフト（励起光とラマン散乱光との波数の差）を取ることで、それぞれ分子振動の情報を得ることができます。

なお、赤外分光法とラマン分光法は、分光学的にそれぞれの光の吸収と散乱を用いる点でも違いがあります。
ラマン分光法と赤外分光法は同じ分子の振動を測定する分析手法ですが、検出できる分子振動の仕方（振動モード）に違いがあります。赤外分光法で検出できる振動モードを「赤外活性がある」と言い、ラマン分光法で検出できる振動モードを「ラマン活性がある」と言います^*1,2)。一般的に、電場の偏りを伴う分子振動は赤外活性があり、体積変化を伴う分子振動はラマン活性があると言われています。

例えばCO₂の対称伸縮振動は、体積変化を伴うためにラマン活性ですが、電場の偏りを伴わないため赤外は不活性となります。
一方、逆対称伸縮振動や変角振動は、体積変化を伴わず、電場の偏りを伴うためラマン不活性で赤外活性な振動となります。

以上のようにCO₂のような対称中心を持つ分子の場合には、交互禁制律という赤外とラマン分光法の間に相補的な関係性が成り立ちます。
対称中心を持たない分子や高分子材料などは、基準振動が赤外・ラマンともに活性を持つことも多くありますが、選択律の違いから検出されるピークの位置や強度、形状が異なります。

ここで、ポリエステルの赤外スペクトルとラマンスペクトルの重ね描きを図４に示します。
C=OやC-O-Cなど、異なる原子の結合は赤外スペクトルで相対的に強く検出されますが、C=Cのような同じ原子の結合はラマンスペクトルで強く検出されることがわかります。