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    拉曼簡介

    又譯喇曼(sir chandrasekhara venkata raman, 1888-1970)因光散射方面的研究工作和喇曼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),獲得了1930年度的諾貝爾物理學(xué)獎。

    喇曼是印度人,是第一位獲得諾貝爾物理學(xué)獎的亞洲科學(xué)家。喇曼還是一位教育家,他從事研究生的培養(yǎng)工作,并將其中很多優(yōu)秀人材輸送到印度的許多重要崗位。

    拉曼1888年11月7日出生于印度南部的特里奇諾波利。父親是一位大學(xué)數(shù)學(xué)、物理教授,自幼對他進(jìn)行科學(xué)啟蒙教育,培養(yǎng)他對音樂和樂器的愛好。

    他天資出眾,16歲大學(xué)畢業(yè),以第一名獲物理學(xué)金獎。19歲又以優(yōu)異成績獲碩士學(xué)位。1906年,他僅18歲,就在英國著名科學(xué)雜志《自然》發(fā)表了論文,是關(guān)于光的衍射效應(yīng)的。由于生病,拉曼失去了去英國某個著名大學(xué)作博士論文的機(jī)會。獨(dú)立前的印度,如果沒有取得英國的博士學(xué)位,就沒有資格在科學(xué)文化界任職。但會計行業(yè)是唯一的例外,不需先到英國受訓(xùn)。于是拉曼就投考財政部以謀求職業(yè),結(jié)果獲得第一名,被授予總會計助理的職務(wù)。

    拉曼在財政部工作很出色,擔(dān)負(fù)的責(zé)任也越來越重,但他并不想沉浸在官場之中。他念念不忘自己的科學(xué)目標(biāo),把業(yè)余時間全部用于繼續(xù)研究聲學(xué)和樂器理論。加爾各答有一所學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),叫印度科學(xué)教育協(xié)會,里面有實(shí)驗(yàn)室,拉曼就在這里開展他的聲學(xué)和光學(xué)研究。經(jīng)過十年的努力,拉曼在沒有高級科研人員指導(dǎo)的條件下,靠自己的努力作出了一系列成果,也發(fā)表了許多論文。

    1917年加爾各答大學(xué)破例邀請他擔(dān)任物理學(xué)教授,使他從此能專心致力于科學(xué)研究。他在加爾各答大學(xué)任教十六年期間,仍在印度科學(xué)教育協(xié)會進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不斷有學(xué)生、教師和訪問學(xué)者到這里來向他學(xué)習(xí)、與他合作,逐漸形成了以他為核心的學(xué)術(shù)團(tuán)體。許多人在他的榜樣和成就的激勵下,走上了科學(xué)研究的道路。其中有著名的物理學(xué)家沙哈(m.n.saha)和玻色(s.n.bose)。這時,加爾各答正在形成印度的科學(xué)研究中心,加爾各答大學(xué)和拉曼小組在這里面成了眾望所歸的核心。1921年,由拉曼代表加爾各答大學(xué)去英國講學(xué),說明了他們的成果已經(jīng)得到了國際上的認(rèn)同。

    1934年,拉曼和其他學(xué)者一起創(chuàng)建了印度科學(xué)院,并親任院長。1947年,又創(chuàng)建拉曼研究所。他在發(fā)展印度的科學(xué)事業(yè)上立下了豐功偉績。拉曼抓住分子散射這一課題是很有眼力的。在他持續(xù)多年的努力中,顯然貫穿著一個思想,這就是:針對理論的薄弱環(huán)節(jié),堅持不懈地進(jìn)行基礎(chǔ)研究。拉曼很重視發(fā)掘人才,從印度科學(xué)教育協(xié)會到拉曼研究所,在他的周圍總是不斷涌現(xiàn)著一批批賦有才華的學(xué)生和合作者。就以光散射這一課題統(tǒng)計,在三十年中間,前后就有66名學(xué)者從他的實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了377篇論文。他對學(xué)生諄諄善誘,深受學(xué)生敬仰和愛戴。拉曼愛好音樂,也很愛鮮花異石。他研究金剛石的結(jié)構(gòu),耗去了他所得獎金的大部分。晚年致力于對花卉進(jìn)行光譜分析。在他80壽辰時,出版了他的專集:《視覺生理學(xué)》。拉曼喜愛玫瑰勝于一切,他擁有一座玫瑰花園。拉曼1970年逝世,享年82歲,按照他生前的意愿火葬于他的花園里。

    在x射線的康普頓效應(yīng)發(fā)現(xiàn)以后,海森堡曾于1925年預(yù)言:可見光也會有類似的效應(yīng)。1928年,喇曼(下圖)在《一種新的輻射》一文中指出:當(dāng)單色光定向地通過透明物質(zhì)時,會有一些光受到散射。散射光的光譜,除了含有原來波長的一些光以外,還含有一些弱的光,其波長與原來光的波長相差一個恒定的數(shù)量。這種單色光被介質(zhì)分子散射后頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象,稱為并合散射效應(yīng),又稱為喇曼效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn),很快就得到了公認(rèn)。英國皇家學(xué)會正式稱之為“20年代實(shí)驗(yàn)物理學(xué)中最卓越的三四個發(fā)現(xiàn)之一”。

    喇曼效應(yīng)為光的量子理論提供了新的證據(jù)。頻率為ν0的單色光入射到介質(zhì)里會同時發(fā)生兩種散射過程:一種是頻率不變(ν=ν0)的散射,即瑞利散射,是由入射光量子與散射分子的彈性碰撞引起的;另一種是頻率改變(ν=ν0±νr)的散射,即喇曼散射,其中νr稱為喇曼頻率。散射光頻率的改變是由于入射光量子與散射分子之間發(fā)生了能量交換,交換的能量(hνr)由散射分子的振動或轉(zhuǎn)動能級決定。后人研究表明,喇曼效應(yīng)對于研究分子結(jié)構(gòu)和進(jìn)行化學(xué)分析都是非常重要的。

    拉曼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

    在光的散射現(xiàn)象中有一特殊效應(yīng),和x射線散射的康普頓效應(yīng)類似,光的頻率在散射后會發(fā)生變化。頻率的變化決定于散射物質(zhì)的特性。這就是拉曼效應(yīng),是拉曼在研究光的散射過程中于1928年發(fā)現(xiàn)的。在拉曼和他的合作者宣布發(fā)現(xiàn)這一效應(yīng)之后幾個月,蘇聯(lián)的蘭茲伯格(g.landsberg)和曼德爾斯坦(l.mandelstam)也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這一效應(yīng),他們稱之為聯(lián)合散射。拉曼光譜是入射光子和分子相碰撞時,分子的振動能量或轉(zhuǎn)動能量和光子能量疊加的結(jié)果,利用拉曼光譜可以把處于紅外區(qū)的分子能譜轉(zhuǎn)移到可見光區(qū)來觀測。因此拉曼光譜作為紅外光譜的補(bǔ)充,是研究分子結(jié)構(gòu)的有力武器。

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