微型拉曼光譜儀的核心在于拉曼散射效應。當激光照射到樣品表面時，絕大多數光子發生彈性散射，頻率保持不變；僅有極少量光子與分子發生非彈性碰撞，能量發生交換，導致散射光的頻率產生偏移。這一頻率偏移量被稱為拉曼位移，它只與分子的振動和轉動能級有關，與入射光的波長無關。因此，每種物質都擁有的拉曼光譜，如同分子的"指紋"，可用于快速定性鑒定與結構分析。與紅外光譜相比，拉曼光譜對非極性鍵更加敏感，且不受水的干擾，適用范圍更廣。