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拉曼效应


1930年诺贝尔物理学奖——拉曼效应
    1930年诺贝尔物理学奖授予印度加尔各答大学的拉曼(SirChandrasekhara Venkata Raman,1888——1970),以表彰他研究了光的散射和发现了以他的名字命名的定律,为现在拉曼光谱仪等先进仪器的生产奠定了基础。
    在光的散射现象中有一特殊效应,和X射线散射的康普顿效应类似,光的频率在散射后会发生变化。频率的变化决定于散射物质的特性。这就是拉曼效应,是拉曼在研究光的散射过程中于1928年发现的。在拉曼和他的合编辑宣布发现这一效应之后几个月,苏联的兰兹伯格(G.Landsberg)和曼德尔斯坦(L.Mandelstam)也独立地发现了这一效应,他们称之为联合散射。拉曼光谱是入射光子和分子相碰撞时,分子的振动能量或转动能量和光子能量叠加的结果,利用拉曼光谱可以把处于红外区的分子能谱转移到可见光区来观测。因此拉曼光谱仪充分利用这一原理实现功能。
    拉曼和他的学生们想了许多办法研究光散射这一现象。他们试图把散射光拍成照片,以便比较,可惜没有成功。他们用互补的滤光片,用大望远镜的目镜配短焦距透镜将太阳聚焦,试验样品由液体扩展到固体,坚持进行各种试验。
与此同时,拉曼也在追寻理论上的说明。他参照康普顿效应中的命名“变线”,把这种新辐射称为:“变散射”(modified scattering)。拉曼又进一步改进了滤光的方法,  在蓝紫滤光片前再加一道铀玻璃,使入射的太阳光只能通过更窄的波段,再用目测分光镜观察散射光,竟发现展现的光谱在变散射和不变的入射光之间,隔有一道暗区,为拉曼光谱仪等仪器的发明创造了实际和理论条件。
    就在1928年2月28日下午,拉曼决定采用单色光作光源,做了一个非常漂亮的有判决意义的实验。他从目测分光镜看散射光,看到在蓝光和绿光的区域里,有两根以上的尖锐亮线。每一条入射谱线都有相应的变散射线。一般情况,变散射线的频率比入射线低,偶而也观察到比入射线频率高的散射线,但强度更弱些。
    不久,人们开始把这一种新发现的现象称为拉曼效应。1930年,美国光谱学家武德(R.W.Wood)对频率变低的变散射线取名为斯托克斯线;频率变高的为反斯托克斯线。由此,拉曼效应正式形成,并应用于科研方面,相继生产出了拉曼光谱仪等一系列拉曼光谱产品。

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