Физика с ефект на Раман

Раманов ефект, промяна в дължината на вълната на светлината, която възниква, когато светлинен лъч се отклонява от молекули. Когато светлинен лъч преминава без прах, прозрачна проба от химическо съединение, малка част от светлината се появява в посоки, различни от тази на падащия (входящ) лъч. По-голямата част от тази разсеяна светлина е с непроменена дължина на вълната. Малка част обаче има дължини на вълните, различни от дължината на падащата светлина; присъствието му е резултат от ефекта на Раман.

Явлението е кръстено на индийския физик сър Чандрасехара Венката Раман, който за първи път публикува наблюдения върху ефекта през 1928 г. (Австрийският физик Адолф Смекал теоретично описва ефекта през 1923 г. За първи път е наблюдаван само седмица преди Раман от руските физици Леонид Манделстам и Григорий Ландсберг; те обаче публикуват резултатите си едва месеци след Раман.)

Рамановото разсейване е може би най-лесно разбираемо, ако падащата светлина се счита за съставена от частици или фотони (с енергия, пропорционална на честотата), които удрят молекулите на пробата. Повечето от срещите са еластични, а фотоните са разпръснати с непроменена енергия и честота. В някои случаи обаче молекулата поема енергия от или предава енергия на фотоните, които по този начин се разпръскват с намалена или увеличена енергия, следователно с по-ниска или по-висока честота. По този начин честотните смени са измерване на количеството енергия, участващо в прехода между начално и крайно състояние на разсейващата се молекула.

Рамановият ефект е слаб; за течно съединение интензитетът на засегнатата светлина може да бъде само 1/100 000 от този падащ лъч. Моделът на Рамановите линии е характерен за конкретния молекулен вид и неговата интензивност е пропорционална на броя на разсейващите се молекули по пътя на светлината. По този начин Рамановите спектри се използват при качествен и количествен анализ.

Установено е, че енергиите, съответстващи на честотните смени на Раман, са енергиите, свързани с преходи между различни въртящи и вибрационни състояния на разсейващата се молекула. Чистите въртеливи смени са малки и трудно се наблюдават, с изключение на тези на прости газообразни молекули. В течностите ротационните движения са възпрепятствани, а дискретни ротационни линии на Раман не се откриват. Повечето работа на Раман е свързана с вибрационните преходи, които дават по-големи смени, наблюдавани за газове, течности и твърди частици. Газовете имат ниска молекулна концентрация при обикновени налягания и следователно произвеждат много слаби раманови ефекти; по този начин течностите и твърдите вещества се изучават по-често.