Kun valo kulkee kiinteän aineen, nesteen tai kaasun läpi, osa valosta hajoaa ja kulkee eri suuntiin kuin tuleva valo. Suurin osa hajallaan olevasta valosta säilyttää alkuperäisen taajuutensa – tämä tunnetaan elastisena sironnana, Rayleigh -sironta on esimerkki. Pienellä osalla hajallaan olevaa valoa on taajuus pienempi kuin tulevan valon ja vielä pienemmällä osalla on korkeampi taajuus – tätä kutsutaan joustamattomaksi sironnaksi. Raman -sironta on eräänlainen joustamaton sironta, ja se on nimetty Chandrasekkara Venkata Ramanin mukaan, joka sai Nobel -palkinnon aiheesta vuonna 1930.
Vaikka sirontaa voidaan ajatella valona, joka heijastaa vain pieniä hiukkasia, todellisuus on monimutkaisempi. Kun sähkömagneettinen säteily, jonka tyyppi on valo, on vuorovaikutuksessa molekyylin kanssa, se voi vääristää molekyylin elektronipilven muotoa; missä määrin tämä tapahtuu, tunnetaan molekyylin polarisoituvuutena, ja se riippuu molekyylin rakenteesta ja sen atomien välisten sidosten luonteesta. Kun se on vuorovaikutuksessa valon fotonin kanssa, elektronipilven muoto voi värähtää saapuvan fotonin taajuudella. Tämä värähtely puolestaan saa molekyylin lähettämään uuden fotonin samalla taajuudella, mikä johtaa elastiseen eli Rayleigh -hajontaan. Rayleighin ja Ramanin hajonnan laajuus riippuu molekyylin polarisoituvuudesta.
Molekyylit voivat myös värähdellä, jolloin sidosten pituudet atomien välillä kasvavat tai pienenevät määräajoin 10%. Jos molekyyli on alimmassa värähtelytilassaan, joskus tuleva fotoni työntää sen korkeampaan värähtelytilaan menettäen energiaa prosessissa ja tuloksena emittoidulla fotonilla on vähemmän energiaa ja siten alempi taajuus. Harvemmin molekyyli saattaa jo olla alimman värähtelytilansa yläpuolella, jolloin saapuva fotoni saattaa saada sen palaamaan alempaan tilaan ja saamaan energiaa, joka lähetetään fotonina korkeammalla taajuudella.
Tämä matalamman ja korkeamman taajuuden fotonien emissio on joustamaton sironta, joka tunnetaan nimellä Raman -hajonta. Jos hajavalon spektri analysoidaan, se näyttää viivan saapuvalla taajuudella Rayleigh -hajonnan vuoksi, pienempiä viivoja alemmilla taajuuksilla ja vielä pienempiä viivoja korkeammilla taajuuksilla. Nämä alemman ja korkeamman taajuuden linjat, jotka tunnetaan vastaavasti Stokes- ja anti-Stokes-linjoina, esiintyvät samoilla aikaväleillä Rayleigh-linjasta, ja yleinen kuvio on ominaista Raman-sironnalle.
Koska taajuusvälit, joilla Stokes- ja anti-Stokes-viivat esiintyvät, riippuvat niiden molekyylien tyypeistä, joiden kanssa valo on vuorovaikutuksessa, Raman-hajontaa voidaan käyttää koostumuksen määrittämiseen materiaalinäyte, esimerkiksi kappaleessa olevat mineraalit rockista. Tämä tekniikka tunnetaan nimellä Raman -spektroskopia, ja siinä käytetään yleensä valonlähteenä yksiväristä laseria. Tietyt molekyylit tuottavat ainutlaatuisen kuvion Stokes- ja anti-Stokes-linjoista, mikä mahdollistaa niiden tunnistamisen.