เมื่อแสงเดินทางผ่านของแข็งของเหลวหรือก๊าซบางส่วนของแสงจะกระจัดกระจายเดินทางออกไปในทิศทางที่แตกต่างจากแสงที่เข้ามา แสงที่กระจัดกระจายส่วนใหญ่จะรักษาความถี่เดิม - ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ Scattering แบบยืดหยุ่น, Rayleigh Scattering เป็นตัวอย่าง สัดส่วนที่กระจัดกระจายของแสงที่กระจัดกระจายจะมีความถี่น้อยกว่าของแสงที่เข้ามาและสัดส่วนที่เล็กกว่านั้นจะมีความถี่ที่สูงกว่านี้เรียกว่าการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่น การกระจัดกระจายของรามานเป็นรูปแบบหนึ่งของการกระจัดกระจายอย่างยืดหยุ่นและตั้งชื่อตาม Chandrasekkara Venkata Raman ผู้ได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานของเขาในปี 2473
แม้ว่าการกระจัดกระจายสามารถถูกคิดว่าเป็นแสงเพียงสะท้อนอนุภาคขนาดเล็ก แต่ความเป็นจริงมีความซับซ้อนมากขึ้น เมื่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งชนิดของแสงมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลมันสามารถบิดเบือนรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนของโมเลกุล ขอบเขตที่สิ่งนี้เกิดขึ้นเรียกว่า polarizability ของโมเลกุลและขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุลและธรรมชาติของพันธะระหว่างอะตอมของมัน หลังจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโฟตอนแสงรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนสามารถแกว่งที่ความถี่ที่เกี่ยวข้องกับโฟตอนที่เข้ามา การแกว่งนี้ทำให้โมเลกุลปล่อยโฟตอนใหม่ที่ความถี่เดียวกันส่งผลให้เกิดความยืดหยุ่นหรือเรย์ลีห์กระจาย ขอบเขตที่เกิดการกระเจิงของ Rayleigh และ Raman นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการแยกขั้วของโมเลกุล
โมเลกุลสามารถสั่นสะเทือนได้ด้วยความยาวพันธะระหว่างอะตอมที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงเป็นระยะ 10% หากโมเลกุลอยู่ในสภาวะสั่นสะเทือนต่ำที่สุดบางครั้งโฟตอนที่เข้ามาจะผลักให้มันเข้าสู่สถานะสั่นสะเทือนที่สูงขึ้นทำให้สูญเสียพลังงานในกระบวนการและทำให้โฟตอนที่ปล่อยออกมามีพลังงานน้อยลงและทำให้ความถี่ต่ำลง โดยทั่วไปโมเลกุลอาจอยู่เหนือสภาวะสั่นสะเทือนต่ำที่สุดซึ่งในกรณีนี้โฟตอนที่เข้ามาอาจทำให้มันกลับสู่สภาวะที่ต่ำกว่าซึ่งได้รับพลังงานซึ่งถูกปล่อยออกมาเป็นโฟตอนที่มีความถี่สูงกว่า
การปล่อยโฟตอนความถี่ต่ำและสูงนี้เป็นรูปแบบของการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นที่รู้จักกันในชื่อการกระเจิงของรามัน หากวิเคราะห์สเปกตรัมของแสงที่กระจัดกระจายมันจะแสดงเส้นที่ความถี่ขาเข้าเนื่องจากการกระเจิงของ Rayleigh โดยมีเส้นเล็ก ๆ ที่ความถี่ต่ำและยังคงเป็นเส้นเล็กที่ความถี่สูง เส้นความถี่ต่ำและสูงเหล่านี้เรียกว่าเส้นสโตกส์และเส้นต่อต้านสโตกส์ตามลำดับเกิดขึ้นในช่วงเดียวกันจากเส้นเรย์ลีและรูปแบบโดยรวมเป็นลักษณะของการกระเจิงของรามาน
ตั้งแต่ช่วงความถี่ที่เส้นสโต๊คและเส้นต่อต้านสโตคส์ปรากฏขึ้นอยู่กับประเภทของโมเลกุลที่แสงมีการโต้ตอบ Raman scattering สามารถใช้เพื่อกำหนดองค์ประกอบตัวอย่างของวัสดุตัวอย่างเช่นแร่ธาตุที่อยู่ในชิ้นส่วน ของหิน เทคนิคนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Raman spectroscopy และโดยปกติจะใช้เลเซอร์เอกรงค์เป็นแหล่งกำเนิดแสง โมเลกุลแต่ละอันจะสร้างรูปแบบที่ไม่เหมือนใครของ Stokes และ anti-Stokes
