Dissertação de Mestrado #697 – Catarina Carvalho Haase – 06/04/2023

O objetivo deste trabalho é apresentar uma base teórica para a compreensão de aspectos fundamentais do espalhamento Raman. O tema será abordado por meio das descrições clássica e quântica. Do ponto de vista clássico, o espalhamento Raman vibracional tem origem na variação da susceptibilidade em relação à coordenada normal de um dado modo vibracional. Este processo é fortemente dependente das propriedades de simetria do meio, de forma que apenas modos de vibração específicos são capazes de dar origem às componentes Raman no espectro da luz espalhada.

Na abordagem quântica, o fenômeno do espalhamento Raman se dá por meio de uma sequência de interações entre as excitações fundamentais que compõem o sistema, ou seja, entre fótons, elétrons/buracos e fônons. A cada interação, ocorre transferência de energia e momentum entre os elementos do sistema. As interações são descritas por meio de operadores Hamiltonianos que alteram os estados quânticos relacionados a cada tipo de excitação fundamental. Veremos que o espalhamento Raman de um fônon se trata de um processo perturbativo de terceira ordem, no qual ocorrem três interações: duas interações elétron-radiação e uma interação elétron-fônon. A partir da teoria de perturbação, é possível calcular as taxas de transição entre os estados eletrônicos e a seção de choque para o espalhamento Raman. Ao descrever as interações na notação de segunda quantização, é possível estabelecer as regras de seleção impostas sobre as transições. O cálculo para a taxa de transição entre os estados deve considerar todas as sequências de interação possíveis, que podem ser visualizadas por meio dos diagramas de Feynman.