En résumé, comme le diamant n’a qu’un seul type de lien – covalent très symétrique entre deux atomes de carbone –, il ne peut vibrer librement qu’à une seule fréquence déterminée par la différence d’énergie qu’il y a entre le photon vert absorbé et le photon rouge émis : E = hn_vert – hn_rouge = hdn .

Si on enregistre le nombre de photons réfléchis à la surface d’un matériau en fonction de leur fréquence, on obtient un graphique de l’intensité en fonction de la fréquence nommé « spectre Raman ». La connaissance du spectre Raman d’un cristal donne des indications sur la symétrie de celui-ci et permet l’association à une structure cristalline particulière. Par exemple, on voit ci-contre les spectres

Raman associés à deux agencements différents d’atomes de carbone : selon la structure diamant en haut et selon la structure graphite plus bas. Ces deux spectres ne contiennent qu’une seule raie, mais celle-ci est positionnée à une fréquence différente telle qu’illustrée.

Lorsqu’un composé comporte différents types d’atomes, les caractéristiques des liaisons sont différentes, et cela donne lieu à des fréquences de vibration différentes. Le spectre Raman est alors constitué de plusieurs raies. En fait, chaque substance a son spectre caractéristique de sorte qu’il est possible, en comparant un spectre à un éventail de spectres répertoriés, d’identifier le matériau étudié. Le spectre Raman constitue en quelque sorte « l’empreinte digitale » d’un matériau.

Cette technique permet également d’identifier des imperfections dans la structure d’un cristal lorsque le spectre obtenu comporte de légères différences par rapport au spectre typique du matériau pur. C’est ainsi que les gemmologues peuvent attester de la qualité d’une pierre précieuse par exemple. Cet outil qu’est la spectroscopie Raman possède l’avantage