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拉曼光譜對于分子鍵合以及樣品的結構非常敏感，因而每種分子或樣品都會有其特有的光譜“指紋”。這些“指紋”可以用來進行化學鑒別、形態與相、內壓力/應力以及組成成份等方面的研究和分析。

拉曼光譜能夠探測材料的化學結構，它提供的信息包括：

化學結構和化學鑒別；

相和形態；

應力；

污染物和雜質；

一般而言，拉曼光譜是特定分子或材料獨有的化學指紋，能夠用于快速確認材料種類或者區分不同的材料。在拉曼光譜數據庫中包含著數千條光譜，通過快速搜索，找到與被分析物質相匹配的光譜數據，即可鑒別被分析物質。

如圖所示分別是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光譜,二者有著顯著的區別，可以用于區分這兩種液體物質。

當與拉曼成像系統相結合時，可以基于樣品的多條拉曼光譜來生成拉曼成像。這些成像可以用于展示不同化學成分、相與形態以及結晶度的分布。

如圖所示是一粒藥片的拉曼光譜成像，由圖中可以看出阿司匹林（紅色）和撲熱息痛（藍色）成分在藥片中的分布情況。