以拉曼效应为基础发展起来的光谱学称为拉曼光谱学，属于分子振动和转动光谱范畴。拉曼光谱由于具有与红外光谱不同的选择性定则而常常作为红外光谱的必要补充而配合使用，可以更完整地研究分子的振动和转动能，更好的解决结构分析问题。与红外光谱方法比较，拉曼光谱分析无需样品制备、不受样品水分的干扰、可以获得骨架结构方面的信息而日益受到重视，特别适合生物体系的研究。
共焦显微拉曼光谱仪采用的是激光照射待测物质，当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。其散射光的强度约占总散射光强度的10-6～10-10，拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换改变了光子的能量。
在透明介质散射光谱中，入射光子与分子发生非弹性散射，分子吸收频率为ν0的光子，发射ν0-ν1的光子，同时电子从低能态跃迁到高能态（斯托克斯线）；分子吸收频率为ν0的光子，发射ν0+ν1的光子，同时电子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯线）。靠近瑞利散射线的两侧出现的谱线称为小拉曼光谱；远离瑞利散射线的两侧的谱线称为大拉曼光谱。斯托克斯与反斯托克斯散射光的频率与激发光源频率之差Δν统称为拉曼位移（RamanShift），Δν=|ν拉曼散射-ν激发光|；也可表示为：拉曼位移=激光波数-拉曼光波数。拉曼位移取决于分子振动能的变化，不同的化学键有不同的振动方式，决定了其能间的能量变化，因此，与之对应的拉曼位移是特征的。与分子红外光谱不同，性分子和非性分子都能产生拉曼光谱。这是拉曼光谱进行分子结构定性分析的理论依据。
