1930諾貝爾物理學獎-拉曼效應
1930諾貝爾物理學獎授予印度加爾各答大學的SirChandrasekhara Venkata Raman(1888—1970)，以表彰他對光散射的研究和發現以他名字命名的定律。
光散射現象中有壹種特殊的效應，類似於X射線散射的康普頓效應。光的頻率在散射後會發生變化。頻率的變化取決於散射物質的特性。這就是拉曼效應，是1928年拉曼在研究光散射的過程中發現的。在拉曼及其合作者宣布發現這壹效應的幾個月後，蘇聯的蘭德斯伯格和L·曼德爾斯塔姆也獨立發現了這壹效應，他們稱之為聯合散射。拉曼光譜是入射光子與分子碰撞時，分子的振動能量或轉動能量與光子能量疊加的結果。利用拉曼光譜，可以將紅外區的分子能譜轉移到可見光區進行觀察。因此，拉曼光譜作為紅外光譜的補充，是研究分子結構的有力武器。
1921年的夏天，在航行於地中海的客輪S.S.Narkunda上，壹位印度學者正俯身在甲板上用簡單的光學儀器觀察海面。他被海水的深藍色迷住了，並決心調查海水顏色的來源。這位印度學者就是拉曼。他正在前往英國的途中，代表印度最高學府加爾各答大學，參加在牛津舉行的英聯邦大學會議，並準備在皇家學會發表演講。此時他才33歲。對拉曼來說，大海的藍色並不稀奇。他上學的馬德拉斯大學面對孟加拉灣，每天都能看到海水變幻的顏色。其實早在16歲(1904)的時候，他就已經熟悉了著名物理學家芮利用分子散射中散射光的強度與波長的四次方成反比的定律(也叫瑞利定律)對藍天的解釋。不知道是因為從小養成的探究自然奧秘的性格，還是因為研究光散射時查閱文獻的深入思考。他註意到瑞利的壹段話值得商榷。瑞利說:“深海的藍色不是海水的顏色，天空的藍色是海水反射出來的。”瑞利對海水藍的論述壹直是拉曼關心的問題。他決心進行壹次實地考察。所以，當拉曼出發去英國時，他在行李中準備了壹套實驗裝置:幾個尼科爾棱鏡、小型望遠鏡、狹縫甚至壹個光柵。望遠鏡兩端裝有尼科爾棱鏡作為起偏器和檢偏器，可以隨時進行實驗。他用壹個尼科爾棱鏡沿著布魯斯特角觀察海水反射的光，從而消除來自天空的藍光。這樣看到的光應該是海本身的顏色。原來妳從這看到的是比天空更深的藍色。他還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藍。可見，海水的顏色並不是天空的顏色造成的，而是海水本身的壹種屬性。拉曼認為，這壹定是由於水分子對光的散射。他在回國的船上寫了兩篇論文討論這種現象。這些文件在中途停留期間被送到英國，並在倫敦的兩家雜誌上發表。
拉曼1888165438+10月7日出生於印度南部的蓖麻諾。我父親是大學數學和物理學教授。他從小接受科學教育，培養了他對音樂和樂器的興趣。他有傑出的才能。16歲大學畢業，以第壹名的成績獲得物理學金牌。19歲，以優異成績獲得碩士學位。1906年，年僅18歲的他在英國著名科學雜誌《自然》上發表了關於光的衍射效應的論文。由於生病，拉曼失去了在英國壹所著名大學做博士論文的機會。獨立前，印度如果沒有獲得英國的博士學位，就沒有資格從事科學文化界的工作。但是會計專業是唯壹的例外，不需要先去英國培訓。於是拉曼向財政部申請求職，並獲得第壹名，被授予首席會計助理的職位。拉曼在財政部幹得不錯，責任越來越重，但他不想沈浸在官場。他執著於自己的科學目標，把所有的業余時間都用來繼續研究聲學和樂器理論。在加爾各答有壹個學術機構叫做印度科學教育協會，它有壹個實驗室，拉曼在那裏進行他的聲學和光學研究。經過十年的努力，拉曼在沒有資深研究人員指導的情況下，獨自取得了壹系列成果，發表了許多論文。1917加爾各答大學破例邀請他擔任物理學教授，讓他從此專心科研。在加爾各答大學任教的16年間，他仍然在印度科學教育協會進行實驗。學生、老師、訪問學者都來這裏向他學習，與他合作，逐漸形成了以他為核心的學術群體。在他的榜樣和成就的鼓舞下，許多人走上了科學研究的道路。其中就有著名的物理學家M.N .薩哈和S.N .玻色，此時的加爾各答正在組建印度的科研中心，加爾各答大學和拉曼集團成為民眾支持的核心。1921年，拉曼代表加爾各答大學在英國講學，表明他們的成果得到了國際認可。
拉曼回到印度後，立即在科學教育協會進行了壹系列實驗和理論研究，探索光在各種透明介質中的散射規律。許多人參加了這些研究。這些人大多是學校老師。他們在節假日來到科學教育協會，在拉曼的陪伴或指導下進行光散射或其他實驗，對拉曼的研究起到了積極的作用。七年時間，他們發表了大約五六十篇論文。起初，他們研究了分子在各種介質中的散射規律，選擇了不同的分子結構、不同的物質狀態、不同的壓力和溫度，甚至進行了臨界點相變時的散射實驗。1922年，拉曼寫了壹本總結這壹研究的小冊子，名為《光的分子衍射》，系統闡述了他的觀點。在最後壹章中，他提到了用量子理論來分析散射現象，並認為進壹步的實驗可能會區分經典電磁理論和光量子碰撞理論。
1923年4月，他的壹個學生K.R.Ramanathan第壹次觀察到光散射中的顏色變化現象。實驗以太陽為光源，通過紫色濾光片照射裝有純水或純酒精的燒瓶，然後從側面觀察，卻意外觀察到非常微弱的綠色成分。Ramanasan並不理解這種現象，認為這是雜質引起的二次輻射，類似於熒光。因此，在論文中稱之為“弱熒光”。但是，拉曼並不認為這是雜質導致的現象。如果真的是雜質的熒光，這種影響應該在仔細純化的樣品中消除。
在接下來的兩年裏，拉曼的另壹位學生K.S .克裏希觀察了65種純化液體的散射光，證明它們都有類似的“弱熒光”，他還發現顏色發生變化的散射光是部分偏振的。眾所周知，熒光是壹種自然光，沒有偏振。這證明了這種波長變化的現象不是熒光效應。
拉曼和他的學生想了很多方法來研究這壹現象。他們試圖拍攝散射光進行對比，但失敗了。他們使用互補濾光片、大型望遠鏡的目鏡和短焦距鏡頭聚焦太陽，測試樣本從液體擴展到固體，堅持各種實驗。
同時，拉曼也在追求壹種理論解釋。1924年拉曼訪美，恰逢A.H .康普頓不久前發現X射線散射後波長拉長的效應，懷疑論者正在挑起爭論。拉曼顯然從康普頓的發現中得到了重要啟示，後來他把自己的發現視為“康普頓效應的光學對應物”。拉曼也經歷了類似康普頓的曲折。經過六七年的摸索，在1928開頭就有了明確的結論。此時，拉曼已經意識到顏色改變的微弱偏振散射光是壹種普遍現象。參考康普頓效應中的“變線”這個名稱，他把這種新輻射稱為“修正散射”。拉曼進壹步改進了濾波方法，在藍紫濾光片前面加了壹塊鈾玻璃，使入射太陽光只能通過更窄的波段，然後用可視分光鏡觀察散射光，發現可變散射和恒定入射光之間有壹個暗區。
1928年2月28日下午，拉曼決定用單色光作為光源，做了壹個非常漂亮而果斷的實驗。他查看了視覺分光鏡的散射光，發現在藍光和綠光區域有兩條以上尖銳的亮線。每條入射譜線都有相應的可變散射線。壹般情況下，可變散射線的頻率低於入射光線的頻率，偶爾會觀察到頻率高於入射光線的散射線，但強度較弱。
很快，人們開始把這種新發現的現象稱為拉曼效應。1930年，美國光譜學家R.W.Wood將頻率較低的可變散射線命名為斯托克斯線。頻率更高的反斯托克斯譜線。
拉曼發現異常散射的消息傳遍全球，引起強烈反響，許多實驗室相繼重復，證實並發展了他的成果。1928發表了57篇關於拉曼效應的論文。科學界高度評價了他的發現。拉曼是印度人民的驕傲，為第三世界的科學家樹立了榜樣。令人欽佩的是，他在獨立前生活了大半輩子的印度取得了如此傑出的成就。特別是拉曼，他是壹位在印度受訓的科學家。他壹直立足印度，努力工作，建立了有特色的科研中心，走到了世界的前列。
1934年，拉曼等學者創立印度科學院，並親自擔任院長。1947年，拉曼研究所成立。他在印度科學發展方面取得了巨大成就。拉曼有把握分子散射主題的好眼光。在他多年的持續努力中，明顯有壹個思路，就是針對理論上的薄弱環節，堅持不懈地開展基礎研究。拉曼非常重視發現人才。從印度科學教育協會到拉曼研究所，他身邊總是有壹群群才華橫溢的學生和合作者。根據光散射的統計，在三十年中期，66位學者發表了他的實驗室的377篇論文。他勾引學生，深受他們的欽佩和喜愛。拉曼喜歡音樂、鮮花和巖石。他研究鉆石的結構，花掉了大部分獎金。晚年，他致力於花卉的光譜分析。在他80歲生日的時候，他出版了他的專輯《視覺生理學》。拉曼愛玫瑰勝過壹切。他擁有壹座玫瑰園。拉曼於1970年去世，享年82歲，按照他的遺願，在他的花園裏火化。