1928年，印度物理学家拉曼发现了拉曼效应：光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。在量子理论中，把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。图5-1光量子与分子相互作用示意图拉曼散射共分为两个类型［2］。......
2023-06-20
拉曼效应：揭秘海水的神秘色彩
【摘要】：拉曼效应海水颜色之谜印度人拉曼是第一位获得诺贝尔物理学奖殊荣的亚洲科学家。不久后，人们开始把这一种新发现的现象称为拉曼效应。仅1928年，关于拉曼效应的论文就发表了57篇之多。年轻的母亲一时语塞，在一旁饶有兴趣听他们谈话的拉曼告诉男孩：“海水之所以呈蓝色，是因为它反射天空的颜色。”
拉曼效应 海水颜色之谜
印度人拉曼是第一位获得诺贝尔物理学奖殊荣的亚洲科学家。1930年，他因光散射方面的研究工作和拉曼效应的发现，获得了当年的诺贝尔物理学奖。那么，以这位科学家的名字命名的“拉曼效应”究竟是怎么一回事呢？
1921年夏天，33岁的拉曼作为印度最高学府——加尔各答大学的代表，去牛津参加英联邦大学的会议，并且准备在英国皇家学会发表演讲。在地中海航行的 “纳昆达”号上，拉曼对海水的深蓝色着了迷，一心要追究海水颜色的来源，于是便在这艘客轮的甲板上用简便的光学仪器俯身对海面进行观测。
事实上，早在16岁时，拉曼就已熟悉著名物理学家瑞利用分子散射中散射光强与波长四次方成反比的定律对蔚蓝色天空所作的解释。后来，由于研究光散射问题时查阅文献中的深入思考，他注意到瑞利所说的“深海的蓝色并不是海水的颜色，只不过是天空蓝色被海水反射所致”这一段话值得商榷，出于从小就养成的对自然奥秘刨根问底的个性，拉曼在这一次启程去英国时，特意在行装里准备了一套实验装置：几个尼科尔棱镜、狭缝、小望远镜，甚至还有一片光栅。
首先，他用尼科尔棱镜观察从海面反射的光线，来消去来自天空的蓝光。这样看到的海水自身的颜色是比天空还更深的蓝色。接着，他又用光栅分析海水的颜色，发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更偏蓝。由此可见，海水的颜色是海水本身的一种性质，而并非是由天空的颜色引起的。拉曼在回程的轮船上写了两篇论文讨论这一现象，他认为这一定是起因于水分子对光的散射。论文在轮船中途停靠时先后寄往英国，发表在伦敦的两家杂志上。
拉曼对于这个问题的研究并没有止于此，1924年。他到美国访问，从康普顿发现X射线散射后波长变长的效应中得到了重大的启示，认为自己的发现是“康普顿效应的光学对应”。后来，经过了几年曲折的探索，他认识到颜色有所改变，比较弱又带偏振性的散射光是一种普遍存在的现象。1928年初，拉曼作出明确的结论，并且参照康普顿效应中 “变线”的命名，把这种新辐射称为 “变散射”。(www.chuimin.cn)
1928年2月28日下午，根据之前实验所得结论，拉曼决定采用单色光作为光源，进行一次有判决意义的实验。他从目测分光镜看散射光，看到在绿光和蓝光的区域里，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，偶尔也观察到比入射线频率高的散射线，但强度更弱些。简单的解释就是光的频率在散射后会发生变化，而这个频率的变化决定于散射物质的特性。不久后，人们开始把这一种新发现的现象称为拉曼效应。
蔚蓝的大海
拉曼发现反常散射的消息引起了强烈反响，继而传遍世界，许多实验室相继重复实验，证实并发展了他的结果，科学界对他的发现给予很高的评价。仅1928年，关于拉曼效应的论文就发表了57篇之多。但是尽管如此，他一直都没有离开印度，不仅创建了印度科学院并亲任院长，还建立起研究所，为印度的科学事业和教育事业作出了重要的贡献并立下了丰功伟绩。
认真思考别人的问题
1921年，印度科学家拉曼在一艘轮船上，听到一个印度孩子问他的母亲：“海水为什么是蓝色的？”年轻的母亲一时语塞，在一旁饶有兴趣听他们谈话的拉曼告诉男孩：“海水之所以呈蓝色，是因为它反射天空的颜色。”在此之前，几乎所有的人都认可这一解释，因为它出自英国物理学家瑞利。但不知为什么，拉曼总对自己的解释心存疑惑，他发现自己丧失了男孩追求“未知”的好奇心。回到加尔各答后，他立即着手进行研究，发现瑞利的解释实验证据不足，难以令人信服，于是决心重新进行研究。
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