หลัก วิทยาศาสตร์

ฟิสิกส์เอฟเฟ็กต์รามัน

ฟิสิกส์เอฟเฟ็กต์รามัน
ฟิสิกส์เอฟเฟ็กต์รามัน
Anonim

รามันเอฟเฟกต์เปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงที่เกิดขึ้นเมื่อลำแสงถูกเบี่ยงเบนโดยโมเลกุล เมื่อลำแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวอย่างฝุ่นที่โปร่งใสของสารประกอบทางเคมีแสงเล็ก ๆ น้อย ๆ จะปรากฎในทิศทางอื่นนอกเหนือจากลำแสง (ขาเข้า) ที่ตกกระทบ แสงที่กระจัดกระจายส่วนใหญ่มีความยาวคลื่นไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามส่วนเล็ก ๆ มีความยาวคลื่นแตกต่างจากแสงของเหตุการณ์ การปรากฏตัวของมันเป็นผลมาจากผลกระทบของรามาน

ปรากฏการณ์นี้ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอินเดีย Sir Chandrasekhara Venkata Raman ผู้ตีพิมพ์ผลการสำรวจครั้งแรกในปี 2471 (นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Adolf Smekal อธิบายถึงผลทางทฤษฎีในปี 2466 มันเป็นครั้งแรกที่สังเกตเพียงหนึ่งสัปดาห์ก่อนนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Leonid Mandelstam Grigory ลันด์สเบิร์กอย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ได้เผยแพร่ผลลัพธ์จนกระทั่งเดือนหลังจากรามาน)

บางทีการกระจัดกระจายของรามานอาจเข้าใจได้ง่ายที่สุดถ้าแสงตกกระทบนั้นประกอบไปด้วยอนุภาคหรือโฟตอน (ด้วยพลังงานตามสัดส่วนกับความถี่) ซึ่งกระทบกับโมเลกุลของตัวอย่าง การเผชิญหน้าส่วนใหญ่นั้นยืดหยุ่นและโฟตอนจะกระจัดกระจายไปด้วยพลังงานและความถี่ที่ไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามในบางโอกาสโมเลกุลจะใช้พลังงานจากหรือให้พลังงานกับโฟตอนซึ่งจะกระจายไปด้วยพลังงานที่ลดลงหรือเพิ่มขึ้นดังนั้นด้วยความถี่ที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่า การเปลี่ยนแปลงความถี่จึงเป็นการวัดปริมาณพลังงานที่เกี่ยวข้องในการเปลี่ยนระหว่างสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของโมเลกุลที่กระเจิง

ผล Raman อ่อนแอ; สำหรับสารประกอบของเหลวความเข้มของแสงที่ได้รับผลกระทบอาจมีเพียง 1 / 100,000 ของลำแสงตกกระทบนั้น รูปแบบของเส้นรามันเป็นลักษณะเฉพาะของสายพันธุ์โมเลกุลโดยเฉพาะและความเข้มของมันนั้นแปรผันตามจำนวนของโมเลกุลกระจัดกระจายในเส้นทางของแสง ดังนั้น Raman spectra จึงถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ

พลังงานที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของรามานนั้นเป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนระหว่างสถานะการหมุนและการสั่นสะเทือนที่แตกต่างกันของโมเลกุลที่กระจัดกระจาย กะหมุนแบบบริสุทธิ์นั้นมีขนาดเล็กและสังเกตได้ยากยกเว้นโมเลกุลของก๊าซอย่างง่าย ในของเหลวการเคลื่อนที่แบบหมุนจะถูกขัดขวางและไม่พบเส้นรามานการหมุนแบบไม่ต่อเนื่อง งานรามานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนถ่ายแบบสั่นสะเทือนซึ่งให้การเลื่อนที่ใหญ่ขึ้นสามารถตรวจจับได้สำหรับแก๊สของเหลวและของแข็ง ก๊าซมีความเข้มข้นของโมเลกุลต่ำที่ความดันปกติและทำให้เกิดผลรามานจาง ๆ มาก; จึงมีการศึกษาของเหลวและของแข็งมากขึ้น