Ketika cahaya merambat melalui benda padat, cair, atau gas, sebagian cahaya akan dihamburkan, merambat ke arah yang berbeda dari arah cahaya yang masuk. Sebagian besar cahaya yang tersebar akan mempertahankan frekuensi aslinya – ini dikenal sebagai hamburan elastis, hamburan Rayleigh menjadi contohnya. Sebagian kecil dari cahaya yang dihamburkan akan memiliki frekuensi yang lebih kecil daripada frekuensi cahaya yang datang dan sebagian kecil lagi akan memiliki frekuensi yang lebih tinggi — ini dikenal sebagai hamburan inelastis. Hamburan Raman adalah bentuk hamburan tidak elastis dan dinamai Chandrasekkara Venkata Raman, yang menerima Hadiah Nobel untuk karyanya pada subjek pada tahun 1930.
Meskipun hamburan dapat dianggap sebagai cahaya yang hanya memantulkan partikel kecil, kenyataannya lebih kompleks. Ketika radiasi elektromagnetik, yang merupakan salah satu jenis cahaya, berinteraksi dengan molekul, ia dapat mengubah bentuk awan elektron molekul; sejauh mana hal ini terjadi dikenal sebagai polarisasi molekul dan tergantung pada struktur molekul dan sifat ikatan antara atom-atomnya. Setelah interaksi dengan foton cahaya, bentuk awan elektron dapat berosilasi pada frekuensi yang terkait dengan foton yang masuk. Osilasi ini pada gilirannya menyebabkan molekul memancarkan foton baru pada frekuensi yang sama, menghasilkan hamburan elastis, atau Rayleigh. Sejauh mana hamburan Rayleigh dan Raman terjadi tergantung pada polarisasi molekul.
Molekul juga dapat bergetar, dengan panjang ikatan antar atom secara berkala meningkat atau menurun sebesar 10%. Jika sebuah molekul berada dalam keadaan vibrasi terendah, kadang-kadang foton yang masuk akan mendorongnya ke tingkat vibrasi yang lebih tinggi, kehilangan energi dalam prosesnya dan mengakibatkan foton yang dipancarkan memiliki energi yang lebih sedikit dan oleh karena itu frekuensinya lebih rendah. Lebih jarang, molekul mungkin sudah berada di atas keadaan vibrasi terendahnya, dalam hal ini foton yang masuk dapat menyebabkannya kembali ke keadaan yang lebih rendah, memperoleh energi yang dipancarkan sebagai foton dengan frekuensi yang lebih tinggi.
Emisi foton frekuensi yang lebih rendah dan lebih tinggi ini adalah bentuk hamburan tidak elastis yang dikenal sebagai hamburan Raman. Jika spektrum cahaya yang dihamburkan dianalisis, maka akan terlihat garis pada frekuensi masuk akibat hamburan Rayleigh, dengan garis yang lebih kecil pada frekuensi yang lebih rendah, dan garis yang lebih kecil pada frekuensi yang lebih tinggi. Garis frekuensi yang lebih rendah dan lebih tinggi ini, masing-masing dikenal sebagai garis Stokes dan anti-Stokes, terjadi pada interval yang sama dari garis Rayleigh dan pola keseluruhan adalah karakteristik hamburan Raman.
Karena interval frekuensi di mana garis Stokes dan anti-Stokes muncul tergantung pada jenis molekul yang berinteraksi dengan cahaya, hamburan Raman dapat digunakan untuk menentukan komposisi sampel bahan, misalnya, mineral yang ada dalam sepotong. dari batu. Teknik ini dikenal sebagai spektroskopi Raman, dan biasanya menggunakan laser monokromatik sebagai sumber cahaya. Molekul tertentu masing-masing akan menghasilkan pola unik dari garis Stokes dan anti-Stokes, memungkinkan identifikasi mereka.