什么是拉曼效应?
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1921年的一天,在平静的地中海上,一艘客轮正平稳地驶向印度。一位年轻的印度母亲带着一个八九岁的小男孩在甲板上散步,甲板像镜子一样干净。孩子靠在栏杆上,望着蓝色的大海,不停地问:“妈妈,这是什么样的海?”
“这是地中海。”
“为什么海是蓝色的?”
“嗯……妈妈也不知道。”
谈话引起了一个年轻的印度人的注意,他走过去,抚摸着男孩的头说:“大海是蓝色的,因为它反射了天空。”
男孩眨眨聪明的眼睛,不再问问题。这个简单的问题像一块大石头压在年轻人的心头,他决心要解决它。这位年轻人就是印度著名物理学家钱德拉塞卡拉文卡塔拉曼。
拉曼于1888年11月7日出生在印度南部的Tirugirabali,一个印度教婆罗门教徒的家庭。他从小聪明好学,16岁获得理学学士学位,1907年19岁获得硕士学位。他原打算去英国读书,但因身体不好而不能去。于是,他来到了当时印度的政治、经济、文化中心加尔各答,在印度财政部担任助理总会计师,在那里工作了10年。
在加尔各答期间,拉曼一边工作一边兼职从事科学研究,此时他专注于声学和振动理论。1917年的一天,一个偶然的机会,拉曼结识了加尔各答大学的副校长穆科伊爵士。副校长认可了拉曼的才华,邀请他到加尔各答大学任教。拉曼欣然接受了这一邀请,并被聘为加尔各答大学理学院的物理学教授,这开启了他职业生涯的新篇章。
在这里,拉曼全身心地投入到科学研究中,并很快取得了杰出的成果,引起了英国科学界的注意。1921年,拉曼代表加尔各答大学参加了在牛津举行的英国帝国大学会议,并作了科学研究报告,受到了与会人员的好评。在回家的路上,他遇到了那对印度母子,男孩简单的问题让他走上了另一条研究之路。
回到加尔各答后,拉曼开始研究海洋的蓝色。他首先查阅了大量资料,发现他对这个男孩的解释是由一位英国科学家瑞利勋爵提出的。拉曼不相信瑞利勋爵的建议,决定自己研究一下。
拉曼的灵感来自瑞利勋爵的理论:既然瑞利已经通过大气分子散射阳光来解释天空的颜色,那么水分子也会散射阳光吗?以此为突破口,拉曼通过大量的实验和详细的分析证明了水分子对光的散射使海水呈现出颜色。他的研究成果于1922年发表在期刊《英国皇家学会会报》上。
从那时起,拉曼的研究已经转移到分子与光散射之间相互作用的前沿。通过观察光在水、冰和其他材料中的散射,他获得了足够的实验数据。1923年,他和他的助手一起研究其他物质对光的散射。他们发现,无论是在固体、液体还是蒸汽中,光都存在一种普遍的散射效应,即单色光被分子散射后,其频率会发生变化的现象。这种效应称为组合散射效应或拉曼效应。
1928年2月,拉曼在英国杂志《自然》上发表了他的发现。拉曼效应在分子结构研究和化学分析中具有重要意义。因此,拉曼获得了1930年的诺贝尔物理学奖。这是印度人和亚洲人首次同时获得诺贝尔科学奖。
1933年,拉曼离开加尔各答,搬到印度南部大城市班加罗尔,担任印度科学研究所所长和物理系主任。他发起成立了印度科学院、印度科学会议(印度第一本专业物理期刊,《印度物理杂志》)和拉曼科学研究所。拉曼花费了大量的时间和精力,试图在他落后的祖国发展科学。他还非常重视人才的培养。在他的指导和帮助下,一大批印度物理学家迅速成长起来,成为国际物理学界一支不可忽视的力量。
这位伟大的印度科学家于1970年10月10日去世,享年82岁。
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