La spectroscopie Raman ou Diffusion Raman est un spectroscopie vibrationnelle complémentaire de l'infra-rouge. Elle est basée sur la même origine physique, la vibration des liaisons entre atomes d'une molécule correspondant à des transitions permises entre les différents niveaux d'énergie vibrationnelle. Cette méthode d’analyse est également non destructive, ne nécessite aucune préparation d'échantillon et permet d'analyser tout type d'échantillon, solide, liquide ou gaz.

Contrairement à l'infra-rouge, la spectroscopie Raman est basée sur le phénomène de diffusion. Toute molécule excitée par un faisceau lumineux diffuse la lumière dans toutes les directions. Cette diffusion peut-être élastique c’est-à-dire que le photon diffusé a la même fréquence que le photon incident (Diffusion Rayleigh). L'effet Raman a lieu lorsque la fréquence du photon diffusé est différente de celle du photon incident (Diffusions Stokes et anti-Stokes).

La différence d'énergie entre la diffusion Rayleigh et la diffusion Stokes ou anti-Stokes correspond à l'énergie vibrationnelle de la molécule. Le spectre Raman est donc obtenu en considérant la différence en nombre d'onde entre la diffusion élastique et la diffusion inélastique

Un champ électrique induit une faible distorsion du nuage électronique d'une fonction chimique. La polarisabilité (α) est définie comme étant la facilité de déformation du nuage

Toutes les molécules possèdent une polarisabilité. Une molécule possède des vibrations Raman si la dérivée de sa polarisabilité par rapport à x (coordonnée) est non nulle.

Les différents composants d'un spectromètre Raman sont :

• une source de lumière monochromatique intense: laser
• un interféromètre
• un compartiment échantillon
• un monochromateur (éliminer les lumières parasites )
• un détecteur