諾貝爾物理獎1930年 錢德拉塞卡拉．拉曼爵士

1930年的諾貝爾物理獎授予錢德拉塞卡拉．拉曼爵士（Sir Chandrasekhara Raman）以表彰他發現了以他命名的「拉曼效應（Raman Effect）」。

［錢德拉塞卡拉．拉曼爵士的諾貝爾獎官方照片。］

拉曼效應指光線從透明介質反射，例如水和玻璃時，其頻率有機會改變（變低）。根據普朗克的光量子方程（1918年諾貝爾物理獎），光線的頻率與其能量成正比，因此反射光的頻率變低就等於損失能量；這是粒子散射的一種方式。

一般來說，當光線遇上介質時，有機會被進入介質之中或者被反射。進入和反射的比率可以從古典電磁理論計算得出。如果反射的光線頻率不變的話，就可以想像成光子與構成介質的份子發生彈性碰撞（elastic collision，即碰撞前後總動能守恆），稱之為「瑞利散射」（Rayleigh scattering，我們已經在1904年諾貝爾物理獎文章中介紹過了）。

拉曼卻發現，有一少部分反射出來的光線頻率會改變。這是由於光子與介質份子發生非彈性碰撞（inelastic collision，即碰撞前後總動能不守恆），光子損失了部分能量用來激發介質份子進入較高的量子態。反射出來的光子能量就變少了，因此頻率變低，相應波長變長。相對瑞利散射，拉曼效應也被稱為「拉曼散射（Raman scattering）」。

在拉曼與他的學生發表拉曼效應的結果後，來自俄羅斯的研究人員也發現並驗證了拉曼報告的結果。不過，關於拉曼效應的諾貝爾獎只頒給了拉曼一人，原因是俄國的研究只局限放晶體，而拉曼的研究卻發現氣、液、固三態介質都會發生拉曼散射。

 

拉曼光譜可以做什麼？