設散射物分子原來處于基電子態，振動能級如圖所示。當受到入射光照射時，激發光與此分子的作用引起的極化可以看作為虛的吸收，表述為電子躍遷到虛態（Virtual state），虛能級上的電子立即躍遷到下能級而發光，即為散射光。設仍回到初始的電子態，則有如圖所示的三種情況。因而散射光中既有與入射光頻率相同的譜線，也有與入射光頻率不同的譜線，前者稱為瑞利線，后者稱為喇曼線。在喇曼線中，又把頻率小于入射光頻率的譜線稱為斯托克斯線，而把頻率大于入射光頻率的譜線稱為反斯托克斯線。
附加頻率值與振動能級有關的稱作大拉曼位移，與同一振動能級內的轉動能級有關的稱作小拉曼位移：
大拉曼位移：v=v0+v＇，v= v0-v＇ (v＇為振動能級帶頻率)
小拉曼位移：v~= v0~±(6+4J)B,J=0,1,2… (其中B為轉動常數)
簡單推導小拉曼位移：利用轉動常數 B=h/4 πIc
轉動能級Ej=J(J+1)h2/2I=J(J+1)hcB
能級的選擇定則為：△J=±2
所以有E-E0=±(6+4J)hcB即v~=v0~±(6+4J)B,J=0,1,2…
譜線特征
拉曼散射光譜具有以下明顯的特征：
a.拉曼散射譜線的波數雖然隨入射光的波數而不同，但對同一樣品，同一拉曼譜線的位移△v~與入射光的波長無關,只和樣品的振動轉動能級有關；
b. 在以波數為變量的拉曼光譜圖上，斯托克斯線和反斯托克斯線對稱地分布在瑞利散射線兩側, 這是由于在上述兩種情況下分別相應于得到或失去了一個振動量子的能量。
c. 一般情況下，斯托克斯線比反斯托克斯線的強度大。這是由于Boltzmann分布，處于振動基態上的粒子數遠大于處于振動激發態上的粒子數。
簡單解釋：按照波爾茲曼分布律，處于激發態 Ei的分子數Ni與處于正常態E0分子數N0之比是：Ni/N0=(gi/go) ×exp(-Ei-E0)/kT其中g為該狀態下的簡并度，對于振動態gi=g0=1，而Ei-E0>>kT所以，Ni<<N0 。
可以解釋：溫度升高，反斯托克斯線的強度迅速增大，斯托克斯線強度變化不大轉動能級中,Ej=J(J+1)h2/2I所以,Ei-E0=h2/I<<kT 由于較低和較高的轉動態都有顯著的布居，所以小拉曼位移兩組譜線(反斯托克斯線,斯托克斯線)強度差不多。
實驗中光譜的分析
實驗做出的譜圖(見附圖,以波長為單位)
標準的譜圖(如下,以波數為單位)
通過CCl4的結構分析解釋光譜：
分子為四面體結構，一個碳原子在中心，四個氯原子在四面體的四個頂點。當四面體繞其自身的一軸旋轉一定角度，或記性反演(r—-r)、或旋轉加反演之后，分子的幾何構形不變的操作稱為對稱操作，其旋轉軸成為對稱軸。CCI4有13個對稱軸，有案可查4個對稱操作。我們知道，N個原子構成的分子有礙（3N—6）個內部振動自由度。因此CCl4分子可以有9個(3×5—6)自由度，或稱為9個獨立的簡正振動。根據分子的對稱性，這9種簡正振動可歸納成下列四類：
第一類，只有一種振動方式，4個氯原子沿與C原子的聯線方向作伸縮振動，記作v1，表示非簡并振動。
第二類，有兩種振動方式，相鄰兩對CI原子在與C原子聯線方向上，或在該聯線垂直方向上同時作反向運動，記作v2，表示二重簡并振動。
第三類，有三種振動方式，4個CI與C原子作反向運動，記作v3，表示三重簡并振動。
第四類，有三種振動方式，相鄰的一對CI原子作伸張運動，另一對作壓縮運動，記作v4，表示另一種三重簡并振動。
上面所說的“簡并”，是指在同一類振動中，雖然包含不同的振動方式但具有相同的能量，它們在拉曼光譜中對應同一條譜線。因此，CCl4分子振動拉曼光譜應有4個基本譜線，根據實驗中測得各譜線的相對強度依次為v1>v2>v3>v4。苯的譜線也見附圖,分析類似,這里不再贅述。
拉
拉曼光譜的應用
通過對拉曼光譜的分析可以知道物質的振動轉動能級情況,從而可以鑒別物質,分析物質的性質.下面舉幾個例子：
天然雞血石和仿造雞血石的拉曼光譜有本質的區別,前者主要是地開石和辰砂的拉曼光譜,后者主要是有機物的拉曼光譜,利用拉曼光譜可以區別二者。
天然雞血石的拉曼光譜:
仿造雞血石的拉曼光譜:
上兩個圖中,a是地（黑色），b是血（紅色）
查閱資料，對不同物質的拉曼光譜進行比對，可以知道，天然雞血石“地”的主要成分為地開石，天然雞血石樣品“血”既有辰砂又有地開石,實際上是辰砂與地開石的集合體。仿造雞血石“地”的主要成分是聚苯乙烯-丙烯腈，“血”與一種名為PermanentBordo的紅色有機染料的拉曼光譜基本吻合。
鑒別毒品：使用拉曼光譜法對毒品和某些白色粉末進行了分析，譜圖如下
