白色光を物質に当てると、散乱光の中に元の色とは違う微弱な線（ラマン線）が現れます。これは光子が分子の振動エネルギーとやり取りして波長が変わる『非弾性散乱』です。ラマン効果は分子ごとに固有の指紋スペクトルを示すため、医薬品鑑定や環境モニタリングなどに応用されています。赤外線吸収と異なり、水の影響を受けにくいので、水溶液中でも測定しやすい点が産業利用を後押ししました。

ラマン効果は光と物質の相互作用を記述する散乱理論の代表例で、光子が分子の振動・回転準位を励起または脱励起する際にStokes/anti-Stokesシフトとして観測されます。選択則は極化依存性を伴い、分子の対称性解析や結晶格子のフォノンモード研究に利用されます。今日のラマン分光計は誘導ラマン、表面増強ラマン（SERS）、時間分解ラマンなど多彩な手法に発展し、半導体プロセスの応力評価からプラズモニクスまで幅広い分野を支えています。

ラマン散乱は三次の非線形感受率χ(3)に起因する過程として量子電磁理論で扱われ、微小散乱断面積をSERSではプラズモン場増強因子10^6–10^11で補完し単一分子検出を実現する。分極解析によりAg, Bgモードの判別が可能で、温度依存Stokes/anti-Stokes強度比からフォノン占有数および局所温度を取得できる。最近ではハイブライトネスCWレーザと高速検出器を組み合わせたCARS顕微鏡が生体イメージングのリアルタイム観察を可能にし、ラマン効果は依然として光学分光の中心課題を提供している。