Vigtigste videnskab

Raman-effektfysik

Raman-effektfysik
Raman-effektfysik

Video: Basics and principle of Raman Spectroscopy | Learn under 5 min | Stokes and Anti-Stokes | AI 09 2024, Juli

Video: Basics and principle of Raman Spectroscopy | Learn under 5 min | Stokes and Anti-Stokes | AI 09 2024, Juli
Anonim

Ramaneffekt, ændring i bølgelængden af ​​lys, der opstår, når en lysstråle afbøjes af molekyler. Når en lysstråle krydser en støvfri, gennemsigtig prøve af en kemisk forbindelse, kommer en lille brøkdel af lyset frem i andre retninger end den indfaldende (indgående) stråle. Det meste af dette spredte lys har uændret bølgelængde. En lille del har imidlertid bølgelængder forskellig fra den indfaldende lys; dens tilstedeværelse er et resultat af Raman-effekten.

Fænomenet er opkaldt efter den indiske fysiker Sir Chandrasekhara Venkata Raman, der først offentliggjorde observationer af effekten i 1928. (Den østrigske fysiker Adolf Smekal beskrev teoretisk effekten i 1923. Det blev først observeret en uge før Raman af de russiske fysikere Leonid Mandelstam og Grigory Landsberg; de offentliggjorde imidlertid ikke deres resultater først måneder efter Raman.)

Ramanspredning er måske lettest forståelig, hvis det indfaldende lys betragtes som bestående af partikler eller fotoner (med energi, der er proportional med frekvensen), der rammer molekylerne i prøven. De fleste af møderne er elastiske, og fotonerne er spredt med uændret energi og frekvens. Ved nogle lejligheder optager molekylet imidlertid energi fra eller afgiver energi til fotonerne, som derved er spredt med formindsket eller forøget energi, dermed med lavere eller højere frekvens. Frekvensændringerne er således målinger af de mængder energi, der er involveret i overgangen mellem start- og sluttilstande for spredningsmolekylet.

Raman-effekten er svag; for en flydende forbindelse kan intensiteten af ​​det påvirkede lys kun være 1 / 100.000 af den indfaldende stråle. Mønsteret af Raman-linierne er karakteristisk for den bestemte molekylære art, og dens intensitet er proportional med antallet af spredende molekyler i lysets vej. Raman-spektre anvendes således i kvalitativ og kvantitativ analyse.

Energierne, der svarer til Raman-frekvensskiftene, viser sig at være energierne, der er forbundet med overgange mellem forskellige rotations- og vibrationstilstande i spredningsmolekylet. Rene rotationsskift er små og vanskelige at observere undtagen for simple gasformige molekyler. I væsker hindres rotationsbevægelser, og diskrete Raman-linjer findes ikke. Det meste af Raman-arbejdet drejer sig om vibrationsovergange, der giver større forskydninger, der kan observeres for gasser, væsker og faste stoffer. Gasser har lav molekylær koncentration ved almindeligt tryk og giver derfor meget svage Raman-effekter; således studeres væsker og faste stoffer oftere.