钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼 （印度物理学家）

生平简介

拉曼是印度泰米尔婆罗门教徒，出生在Tiruchirappalli附近的Thiruvanaikaval，马德拉斯的主席R·钱德拉塞卡艾耶（生于1866）和帕尔瓦蒂 Ammal的孩子。拉曼是他们八个来子里面的第二个孩子。在幼年时，拉曼搬到安德拉邦的Vizag城。在圣?Aloysius英印高中读书。他的父亲是数学和物理学家。

1902年，拉曼进入钦奈学院读书。1904年，他获得了学士学位并夺得了物理学的第一名和金牌。1907年，他获得了硕士学位并成为最高优的那一名。后来他加入了印度财务部担任助理总会计师。1917年任加尔各答大学物理学教授，研究光在各种物质中的散射，1928年发现物质被单一频率的光束照明时，在以与原来方向成直角射出的光束中，含有表明该物质特性的其他频率。这种喇曼频率，等於该物质的红外频率，是由光与物质之间的能量交换引起的。1929年封爵，1933年迁往班加罗尔(Bangalore)的印度科学研究所，任物理学部主任。1947年任该地喇曼研究所所长，1961年成为宗座科学院院士。对当时印度每个研究所的建立几乎都作了贡献，创办《印度物理学报》和印度科学院，训练了成百上千的学生在印度和缅甸各大学和政府里担任要职。拉曼在西元1948年印度科学研究所退休一年后，在卡纳塔克邦班加罗尔成立了拉曼研究所。他曾经担任拉曼研究所的董事并持续活耀其中，直到他1970年死亡于班加罗尔，享年82岁。

家庭成员

1907年5月6日，拉曼与Lokasundari Ammal结婚，并且拥有两个儿子，分别为Chandrasekhar和Radhakrishnan。

C.V.拉曼是一个人叫Subrahmanyan钱德拉塞卡叔叔，他后来获得西元1983年的诺贝尔物理奖为他发现的钱德拉塞卡极限，并为他在1931年以后的工作在核反应必要的恒星演化。

拉曼效应

拉曼效应(Raman scattering)，也称拉曼散射，1928年由印度物理学家拉曼发现，指光波在被散射后频率发生变化的现象。

概述

在光的散射现象中有一特殊效应，和X射线散射的康普顿效应类似，光的频率在散射后会发生变化。“拉曼散射”是指一定频率的激光照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动（例如：原子的摆动和扭动，化学键的摆动和振动），然后散射出较低频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同原子团振动的方式是惟一的，因此可以产生特定频率的散射光，其光谱就称为“指纹光谱”，可以照此原理鉴别出组成物质的分子的种类。这是拉曼在研究光的散射过程中于1928年发现的。在拉曼和他的合作者宣布发现这一效应之后几个月，苏联的兰兹伯格（G.Landsberg）和曼德尔斯坦（L.Mandelstam）也独立地发现了这一效应，他们称之为联合散射。拉曼光谱是入射光子和分子相碰撞时，分子的振动能量或转动能量和光子能量叠加的结果，利用拉曼光谱可以把处于红外区的分子能谱转移到可见光区来观测。因此拉曼光谱作为红外光谱的补充，是研究分子结构的有力武器。

发现过程

1921年夏天，航行在地中海的客轮“纳昆达”号（S.S.Narkunda）上，有一位印度学者正在甲板上用简易的光学仪器俯身对海面进行观测。他对海水的深蓝色着了迷，一心要研究海水颜色的来源。这位印度学者就是拉曼。他正在去英国的途中，是代表了印度的最高学府——加尔各答大学，到牛津参加英联邦的大学会议，还准备去英国皇家学会发表演讲。这时他才33岁。对拉曼来说，海水的蓝色并没有什么稀罕。他上学的马德拉斯大学，面对本加尔（Bengal）海湾，每天都可以看到海湾里变幻的海水色彩。事实上，他早在16岁（1904年）时，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（也叫瑞利定律）对蔚蓝色天空所作的解释。不知道是由于从小就养成的对自然奥秘刨根问底的个性，还是由于研究光散射问题时查阅文献中的深入思考，他注意到瑞利的一段话值得商榷，瑞利说：“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。”瑞利对海水蓝色的论述一直是拉曼关心的问题。他决心进行实地考察。于是，拉曼在启程去英国时，行装里准备了一套实验装置：几个尼科尔棱镜、小望远镜、狭缝，甚至还有一片光栅。望远镜两头装上尼科尔棱镜当起偏器和检偏器，随时都可以进行实验。他用尼科尔棱镜观察沿布儒斯特角从海面反射的光线，即可消去来自天空的蓝光。这样看到的光应该就是海水自身的颜色。结果证实，由此看到的是比天空还更深的蓝色。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。可见，海水的颜色并非由天空颜色引起的，而是海水本身的一种性质。拉曼认为这一定是起因于水分子对光的散射。他在回程的轮船上写了两篇论文，讨论这一现象，论文在中途停靠时先

后寄往英国，发表在伦敦的两家杂志上。

拉曼光谱

当光照射到物质上时会发生散射，散射光中除了与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有比激发光的波长长的和短的成分，后一现象统称为拉曼效应。由分子振动、固体中的光学声子等元激发与激发光相互作用产生的非弹性散射称为拉曼散射，一般把瑞利散射和拉曼散射合起来所形成的光谱称为拉曼光谱。由于拉曼散射非常弱，所以直到1928年才被印度物理学家拉曼等人发现。

当时他们用汞灯单色光来照射某些液体时，在液体的散射光中观测到了频率低于入射光频率的新谱线。在拉曼等人宣布了他们发现的几个月后，苏联物理学家兰德斯-别尔格等也独立地报道了晶体中的这种效应存在。由于拉曼散射非常弱，强度大约为瑞利散射的千分之一。在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。激光器的出现使拉曼光谱学技术发生了很大的变革。因为激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得拉曼光谱近乎理想的光源。

物理学原理

拉曼效应的机制和荧光现象不同，并不吸收激发光，因此不能用实际的上能级来解释，恩和黄昆用虚的上能级概念说明拉曼效应。假设散射物分子原来处于电子基态，振动能级如上图所示。当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起极化可以看作虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。存在如图所示的三种情况，散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。

荣誉成就

拉曼荣获大量的荣誉博士学位，科学的社会成员。

在西元1924年他当选为英国皇家学会院士早在他的职业生崖和在1929年封爵。

1930年他获得了诺贝尔物理奖。

1941年他被授予了富兰克林奖章。

1954年他被授予了Bharat Ratna，他还被授予列宁和平奖于1957年。

印度为了庆祝在每年2月28日设为国家科学日，以纪念他所发现的拉曼效应在1928年。

条目合集