錢德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼
印度物理學家
錢德拉塞卡拉•拉曼爵士,FRS(英語:Sir Chandrasekhara Raman, 1888年11月7日-1970年11月21日),印度物理學家,1928年發現拉曼效應(指光波在被散射后頻率發生變化的現象),1930年獲諾貝爾物理學獎。
錢德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼
1902年,拉曼進入欽奈學院讀書。1904年,他獲得了學士學位並奪得了物理學的第一名和金牌。1907年,他獲得了碩士學位並成為最高優的那一名。後來他加入了印度財務部擔任助理總會計師。1917年任加爾各答大學物理學教授,研究光在各種物質中的散射,1928年發現物質被單一頻率的光束照明時,在以與原來方向成直角射出的光束中,含有表明該物質特性的其他頻率。這種喇曼頻率,等於該物質的紅外頻率,是由光與物質之間的能量交換引起的。1929年封爵,1933年遷往班加羅爾(Bangalore)的印度科學研究所,任物理學部主任。1947年任該地喇曼研究所所長,1961年成為宗座科學院院士。對當時印度每個研究所的建立幾乎都作了貢獻,創辦《印度物理學報》和印度科學院,訓練了成百上千的學生在印度和緬甸各大學和政府里擔任要職。拉曼在西元1948年印度科學研究所退休一年後,在卡納塔克邦班加羅爾成立了拉曼研究所。他曾經擔任拉曼研究所的董事並持續活耀其中,直到他1970年死亡於班加羅爾,享年82歲。
1907年5月6日,拉曼與Lokasundari Ammal結婚,並且擁有兩個兒子,分別為Chandrasekhar和Radhakrishnan。
拉曼效應
拉曼效應(Raman scattering),也稱拉曼散射,1928年由印度物理學家拉曼發現,指光波在被散射后頻率發生變化的現象。
概述
拉曼效應
發現過程
1921年夏天,航行在地中海的客輪“納昆達”號(S.S.Narkunda)上,有一位印度學者正在甲板上用簡易的光學儀器俯身對海面進行觀測。他對海水的深藍色著了迷,一心要研究海水顏色的來源。這位印度學者就是拉曼。他正在去英國的途中,是代表了印度的最高學府——加爾各答大學,到牛津參加英聯邦的大學會議,還準備去英國皇家學會發表演講。這時他才33歲。對拉曼來說,海水的藍色並沒有什麼稀罕。他上學的馬德拉斯大學,面對本加爾(Bengal)海灣,每天都可以看到海灣里變幻的海水色彩。事實上,他早在16歲(1904年)時,就已熟悉著名物理學家瑞利用分子散射中散射光強與波長四次方成反比的定律(也叫瑞利定律)對蔚藍色天空所作的解釋。不知道是由於從小就養成的對自然奧秘刨根問底的個性,還是由於研究光散射問題時查閱文獻中的深入思考,他注意到瑞利的一段話值得商榷,瑞利說:“深海的藍色並不是海水的顏色,只不過是天空藍色被海水反射所致。”瑞利對海水藍色的論述一直是拉曼關心的問題。他決心進行實地考察。於是,拉曼在啟程去英國時,行裝里準備了一套實驗裝置:幾個尼科爾稜鏡、小望遠鏡、狹縫,甚至還有一片光柵。望遠鏡兩頭裝上尼科爾稜鏡當起偏器和檢偏器,隨時都可以進行實驗。他用尼科爾稜鏡觀察沿布儒斯特角從海面反射的光線,即可消去來自天空的藍光。這樣看到的光應該就是海水自身的顏色。結果證實,由此看到的是比天空還更深的藍色。他又用光柵分析海水的顏色,發現海水光譜的最大值比天空光譜的最大值更偏藍。可見,海水的顏色並非由天空顏色引起的,而是海水本身的一種性質。拉曼認為這一定是起因於水分子對光的散射。他在回程的輪船上寫了兩篇論文,討論這一現象,論文在中途停靠時先
后寄往英國,發表在倫敦的兩家雜誌上。
拉曼光譜
拉曼光譜
當時他們用汞燈單色光來照射某些液體時,在液體的散射光中觀測到了頻率低於入射光頻率的新譜線。在拉曼等人宣布了他們發現的幾個月後,蘇聯物理學家蘭德斯-別爾格等也獨立地報道了晶體中的這種效應存在。由於拉曼散射非常弱,強度大約為瑞利散射的千分之一。在激光器出現之前,為了得到一幅完善的光譜,往往很費時間。激光器的出現使拉曼光譜學技術發生了很大的變革。因為激光器輸出的激光具有很好的單色性、方向性,且強度很大,因而它們成為獲得拉曼光譜近乎理想的光源。
物理學原理
拉曼效應的機制和熒光現象不同,並不吸收激發光,因此不能用實際的上能級來解釋,恩和黃昆用虛的上能級概念說明拉曼效應。假設散射物分子原來處於電子基態,振動能級如上圖所示。當受到入射光照射時,激發光與此分子的作用引起極化可以看作虛的吸收,表述為電子躍遷到虛態(Virtual state),虛能級上的電子立即躍遷到下能級而發光,即為散射光。存在如圖所示的三種情況,散射光中既有與入射光頻率相同的譜線,也有與入射光頻率不同的譜線,前者稱為瑞利線,後者稱為拉曼線。在拉曼線中,又把頻率小於入射光頻率的譜線稱為斯托克斯線,而把頻率大於入射光頻率的譜線稱為反斯托克斯線。
榮譽成就
拉曼榮獲大量的榮譽博士學位,科學的社會成員。
在西元1924年他當選為英國皇家學會院士早在他的職業生崖和在1929年封爵。
1930年他獲得了諾貝爾物理獎。
1941年他被授予了富蘭克林獎章。
1954年他被授予了Bharat Ratna,他還被授予列寧和平獎於1957年。
印度為了慶祝在每年2月28日設為國家科學日,以紀念他所發現的拉曼效應在1928年。