Hiệu ứng Raman, thay đổi bước sóng ánh sáng xảy ra khi một chùm ánh sáng bị lệch bởi các phân tử. Khi một chùm ánh sáng truyền qua một mẫu hợp chất hóa học trong suốt không có bụi, một phần nhỏ của ánh sáng xuất hiện theo các hướng khác với chùm tia tới (tia tới). Hầu hết ánh sáng tán xạ này có bước sóng không thay đổi. Tuy nhiên, một phần nhỏ có bước sóng khác với ánh sáng tới; sự hiện diện của nó là kết quả của hiệu ứng Raman.
Hiện tượng này được đặt theo tên của nhà vật lý Ấn Độ Sir Chandottokhara Venkata Raman, người đầu tiên công bố những quan sát về hiệu ứng vào năm 1928. (Nhà vật lý người Áo Adolf Smekal mô tả về mặt lý thuyết hiệu ứng vào năm 1923. Lần đầu tiên được quan sát thấy chỉ một tuần trước Raman bởi nhà vật lý người Nga Leonid Mandelstam Landsberg, tuy nhiên, họ đã không công bố kết quả của họ cho đến nhiều tháng sau Raman.)
Sự tán xạ Raman có lẽ dễ hiểu nhất nếu ánh sáng tới được coi là bao gồm các hạt hoặc photon (với năng lượng tỷ lệ với tần số), tấn công các phân tử của mẫu. Hầu hết các cuộc chạm trán đều có tính đàn hồi và các photon bị phân tán với năng lượng và tần số không thay đổi. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, phân tử lấy năng lượng từ hoặc nhường năng lượng cho các photon, do đó bị phân tán với năng lượng giảm dần hoặc tăng lên, do đó với tần số thấp hơn hoặc cao hơn. Do đó, sự thay đổi tần số là thước đo lượng năng lượng tham gia vào quá trình chuyển đổi giữa trạng thái ban đầu và trạng thái cuối của phân tử tán xạ.
Hiệu ứng Raman là yếu; đối với hợp chất lỏng, cường độ của ánh sáng bị ảnh hưởng có thể chỉ bằng 1 / 100.000 của chùm tia tới đó. Mô hình của các dòng Raman là đặc trưng của các loại phân tử cụ thể và cường độ của nó tỷ lệ thuận với số lượng phân tử tán xạ trong đường đi của ánh sáng. Do đó, phổ Raman được sử dụng trong phân tích định tính và định lượng.
Các năng lượng tương ứng với sự dịch chuyển tần số Raman được tìm thấy là các năng lượng liên quan đến sự chuyển đổi giữa các trạng thái quay và rung động khác nhau của phân tử tán xạ. Các dịch chuyển quay thuần túy rất nhỏ và khó quan sát, ngoại trừ các phân tử khí đơn giản. Trong chất lỏng, chuyển động quay bị cản trở, và các dòng Raman quay rời rạc không được tìm thấy. Hầu hết các công việc của Raman liên quan đến các chuyển động rung động, tạo ra sự dịch chuyển lớn hơn có thể quan sát được đối với các chất khí, chất lỏng và chất rắn. Khí có nồng độ phân tử thấp ở áp suất thông thường và do đó tạo ra hiệu ứng Raman rất mờ; do đó chất lỏng và chất rắn được nghiên cứu thường xuyên hơn.
