科学趣闻-拉曼效应的发现

      1921年夏天，33岁的印度学者拉曼正在前往英国的客轮上，旅途中，他对海水的深蓝色着了迷，一心想要研究海水颜色的来源。

      事实上，当时的著名物理学家瑞利(Rayleigh)对海水蓝色的论述早就引起拉曼的关注。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，只不过是天空的蓝色被海水反射所致。”

      在启程去英国时，拉曼在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大。可见，海水的颜色只是部分由天空颜色引起的，海水自己对低频光吸收能力大于高频光，也是原因之一。拉曼认为这一定是起因于分子对光的散射。

      1923年4月，拉曼的学生之一拉玛纳桑（K.R.Ramanathan）第一次观察到了光散射中颜色改变的现象。实验是以太阳作光源，经紫色滤光片后照射盛有纯水或纯酒精的烧瓶，然后从侧面观察，却出乎意料地观察到了很弱的绿色成份。拉玛纳桑不理解这一现象，把它看成是由于杂质造成的二次辐射，和荧光类似。因此，在论文中称之为“弱荧光”。然而拉曼不相信这是杂质造成的现象。如果真是杂质的荧光，在仔细提纯的样品中，应该能消除这一效应。

      后来，拉曼和他的学生们想了许多办法研究这一现象。他们试图把散射光拍成照片，以便比较，可惜没有成功。他们用互补的滤光片，用大望远镜的目镜配短焦距透镜将太阳聚焦，试验样品由液体扩展到固体，坚持进行各种试验。

      与此同时，拉曼也在追寻理论上的解释。1924年拉曼到美国访问，正值不久前A.H.康普顿发现X射线散射后频率变低的效应，而怀疑者正在挑起一场争论。拉曼显然从康普顿的发现得到了重要启示，后来他把自己的发现看成是“康普顿效应的光学对应”。

      1928年2月28日下午，拉曼决定采用单色光作光源，做了一个非常漂亮的有判决意义的实验。他从目测分光镜看散射光，看到在蓝光和绿光的区域里，有两根以上的尖锐亮线。每一条入射谱线都有相应的变散射线。一般情况，变散射线的频率比入射线低，偶尔也观察到比入射线频率高的散射线，但强度更弱些。

     不久，人们开始把这一种新发现的现象称为拉曼效应。1930年诺贝尔物理学奖授予当时正在印度加尔各答大学工作的拉曼（Sir Chandrasekhara Venkata Raman，1888——1970），以表彰他研究了光的散射和发现了以他的名字命名的定律。这也是历史上从做出工作到获得诺贝尔奖最快的一次。

      随着科技的不断发展，科学家们在前人的基础上研制出了检测灵敏度更高的应用型拉曼光谱仪、科研级的显微共聚焦拉曼光谱仪、拉曼光谱显微镜等以拉曼光谱为基础的无损光学检测设备。