Τι είναι η διασπορά Raman;

Όταν το φως ταξιδεύει μέσα από ένα στερεό, υγρό ή αέριο, κάποιο φως θα διασκορπιστεί, ταξιδεύοντας σε κατευθύνσεις που διαφέρουν από εκείνη του εισερχόμενου φωτός.Το μεγαλύτερο μέρος του διάσπαρτου φωτός θα διατηρήσει την αρχική του συχνότητα mdash;Αυτό είναι γνωστό ως ελαστική σκέδαση, το Rayleigh Scattering είναι ένα παράδειγμα.Ένα μικρό ποσοστό του διάσπαρτου φωτός θα έχει συχνότητα μικρότερη από αυτή του εισερχόμενου φωτός και ένα ακόμα μικρότερο ποσοστό θα έχει υψηλότερη συχνότητα mdash.Αυτό είναι γνωστό ως ανελαστική σκέδαση.Ο Raman Scattering είναι μια μορφή ανελαστικής σκέδασης και ονομάζεται από το Chandrasekkara Venkata Raman, ο οποίος έλαβε ένα βραβείο Νόμπελ για το έργο του για το θέμα το 1930.

Αν και η διασπορά μπορεί να θεωρηθεί ως φως απλά αντανακλώντας τα μικρά σωματίδια, η πραγματικότητα είναι περισσότεροσυγκρότημα.Όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, της οποίας το φως είναι ένας τύπος, αλληλεπιδρά με ένα μόριο, μπορεί να παραμορφώσει το σχήμα του νέφους ηλεκτρονίων του μορίου.Ο βαθμός στον οποίο συμβαίνει αυτό είναι γνωστό ως η πολωυσιμότητα του μορίου και εξαρτάται από τη δομή του μορίου και τη φύση των δεσμών μεταξύ των ατόμων του.Μετά την αλληλεπίδραση με ένα ελαφρύ φωτόνιο, το σχήμα του νέφους ηλεκτρονίων μπορεί να ταλαντεύεται με συχνότητα που σχετίζεται με εκείνη του εισερχόμενου φωτονίου.Αυτή η ταλάντωση με τη σειρά του προκαλεί το μόριο να εκπέμπει ένα νέο φωτόνιο στην ίδια συχνότητα, με αποτέλεσμα ελαστική ή Rayleigh, διασκορπισμό.Ο βαθμός στον οποίο εμφανίζεται η σκέδαση Rayleigh και Raman εξαρτάται από την πολωυσιμότητα του μορίου.Εάν ένα μόριο βρίσκεται στη χαμηλότερη δονητική του κατάσταση, μερικές φορές ένα εισερχόμενο φωτόνιο θα το ωθήσει σε υψηλότερη δονητική κατάσταση, χάνοντας ενέργεια στη διαδικασία και με αποτέλεσμα το εκπεμπόμενο φωτόνιο να έχει λιγότερη ενέργεια και επομένως χαμηλότερη συχνότητα.Λιγότερο συχνά, το μόριο μπορεί να είναι ήδη πάνω από τη χαμηλότερη δονητική του κατάσταση, οπότε το εισερχόμενο φωτόνιο μπορεί να την προκαλέσει να επανέλθει σε χαμηλότερη κατάσταση, κερδίζοντας ενέργεια που εκπέμπεται ως φωτόνιο με υψηλότερη συχνότητα.Τα φωτόνια υψηλότερης συχνότητας είναι η μορφή ανελαστικής σκέδασης που είναι γνωστή ως Raman Scattering.Εάν αναλυθεί το φάσμα του διασκορπισμένου φωτός, θα εμφανίσει μια γραμμή στην εισερχόμενη συχνότητα λόγω της σκέδασης Rayleigh, με μικρότερες γραμμές σε χαμηλότερες συχνότητες και ακόμα μικρότερες γραμμές σε υψηλότερες συχνότητες.Αυτές οι γραμμές χαμηλότερης και υψηλότερης συχνότητας, γνωστές ως γραμμές Stokes και Anti-Stokes, αντίστοιχα, εμφανίζονται στα ίδια διαστήματα από τη γραμμή Rayleigh και το συνολικό πρότυπο είναι χαρακτηριστικό της σκέδασης Raman.Οι γραμμές Stokes εμφανίζονται εξαρτώνται από τους τύπους μορίων με τα οποία η αλληλεπίδραση του φωτός, η σκέδαση Raman μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σύνθεσης ενός δείγματος υλικού, για παράδειγμα, των ορυκτών που υπάρχουν σε ένα κομμάτι βράχου.Αυτή η τεχνική είναι γνωστή ως φασματοσκοπία Raman και συνήθως χρησιμοποιεί ένα μονοχρωματικό λέιζερ ως πηγή φωτός.Συγκεκριμένα μόρια θα παράγουν το καθένα ένα μοναδικό μοτίβο γραμμών Stokes και Anti-Stokes, επιτρέποντας την ταυτότητά τους.