拉曼看到了材料的指紋，在無形之中形同眼睛般。
每個人擁有獨特的指紋，從過去到現在，辨別指紋成為警方緝凶的絕佳證據。不同的材料也擁有各自的「指紋」，因為原子間的鍵結會產生獨一無二的振動。拉曼光譜是透過光子射入材料與材料分子的交互作用，使得光子失去部分能量，再透過偵測光子的能量改變，可以進一步作為材料的辨別。這項技術被廣泛應用於奈米科技、食藥檢測、藝術保存及考古探究。
拉曼光譜是一套檢測材料的利器，以1930年諾貝爾物理學獎得主，來自英屬印度的物理學家錢德拉塞卡拉・拉曼（Chandrasekhara Venkata Raman）所命名的光譜儀器。拉曼光譜是一個「光進光出」的過程，一個特定能量的光子射入材料後，光子與不同分子交互作用使得光子失去部分能量，當光子從材料射出後，透過檢測其能量的改變，就能依此特徵判斷材料。
圖１、英屬印度物理學家錢德拉塞卡拉・拉曼，研究光散射進而發展出拉曼光譜，並於1930年獲得諾貝爾物理學獎｜圖片出處 Wikimedia Commons。
拉曼光譜需要什麼光源？
為便利檢測光子能量的改變，光源的能量必須單一，也就是只能使用「單一波長」的光源，若是光源裡頭有著不同波長的光（如：日光燈），訊號過多則會很難判斷能量的改變，因此「雷射」成為拉曼光譜的最佳光源。
圖３、 此為氦氖雷射的光譜，其顏色為紅光，我們可以看見在波長為632.8 nm 處其峰值相當尖銳，也就是上文提及的「波長範圍十分狹窄」，因此若它的光能量被材料改變就會非常明顯，會很容易被觀測到。圖片出處 Wikimedia Commons。
雷射具備高度單色光的特性，除了單一光波長的特性以外，也具有非常狹窄的波長範圍（圖3），在資訊圖中峰值相當尖銳，所以當材料分子與光子產生震動時，可以判斷極微小的能量改變。若是波長範圍不夠狹小，能量改變的散射光可能就會被掩埋在原本的光子波長訊號之中，便無法順利判讀能量改變的差異（圖3若有許多大大小小的峰值將會很難比對差異）。不僅如此，雷射是高光強度的光源，並且有極高的準直性。高強度的特性就像是我們在燈光明亮的房裡看書，每一個字可以看得很清楚，若是房間燈光昏暗，看書就變得非常吃力，一樣的原理，因為雷射的高強度，我們可以更容易得到拉曼光譜產生的訊號。另一方面，雷射極高的準直性，讓科學家可透過透鏡組合將雷射聚焦，不僅可以增加光強度，還可以準確地將雷射光照射在正確的材料位置上，而且能在非常小的範圍進行量測，其聚焦可達到微米（micrometer）等級。
參考：https://case.ntu.edu.tw/blog/?p=41500
國立臺灣大學科學教育發展中心