Qu'est-ce que la diffusion Raman?

Lorsque la lumière se déplace à travers un solide, un liquide ou du gaz, une partie de la lumière sera dispersée, se déplaçant dans des directions qui diffèrent de celle de la lumière entrante.La majeure partie de la lumière dispersée conservera sa fréquence d'origine et Mdash;Ceci est connu sous le nom de diffusion élastique, la diffusion de Rayleigh étant un exemple.Une petite proportion de la lumière dispersée aura une fréquence inférieure à celle de la lumière entrante et une proportion encore plus petite aura une fréquence plus élevée et MDASH;Ceci est connu sous le nom de diffusion inélastique.La diffusion Raman est une forme de diffusion inélastique et porte le nom de Chandrasekkara Venkata Raman, qui a reçu un prix Nobel pour son travail sur le sujet en 1930.

Bien que la diffusion puisse être considérée comme une lumière reflétant simplement de petites particules, la réalité est pluscomplexe.Lorsque le rayonnement électromagnétique, dont la lumière est un type, interagit avec une molécule, il peut déformer la forme du nuage électronique de la molécule;La mesure dans laquelle cela se produit est connue sous le nom de polarisabilité de la molécule et dépend de la structure de la molécule et de la nature des liaisons entre ses atomes.Après l'interaction avec un photon léger, la forme du nuage d'électrons peut osciller à une fréquence liée à celle du photon entrant.Cette oscillation provoque à son tour la molécule émet un nouveau photon à la même fréquence, entraînant une diffusion élastique ou Rayleigh.La mesure dans laquelle se produisent la diffusion de Rayleigh et Raman dépend de la polarisabilité de la molécule.

Les molécules peuvent également vibrer, les longueurs de liaison entre les atomes augmentant périodiquement ou diminuant de 10%.Si une molécule est dans son état de vibration le plus bas, parfois un photon entrant le pousse dans un état vibrationnel plus élevé, perdant de l'énergie dans le processus et entraînant le photon émis ayant moins d'énergie et donc une fréquence plus faible.Moins fréquemment, la molécule pourrait déjà être au-dessus de son état de vibration le plus bas, auquel cas le photon entrant pourrait le faire revenir à un état inférieur, gagnant de l'énergie qui est émise comme un photon avec une fréquence plus élevée.

Cette émission de plus bas etLes photons à fréquence plus élevée sont la forme de diffusion inélastique connue sous le nom de diffusion Raman.Si le spectre de la lumière diffusée est analysé, il montrera une ligne à la fréquence entrante due à la diffusion de Rayleigh, avec des lignes plus petites à des fréquences plus basses, et encore des lignes plus petites à des fréquences plus élevées.Ces lignes de fréquence inférieures et supérieures, connues respectivement de Stokes et Anti-Stokes, se produisent respectivement aux mêmes intervalles de la ligne Rayleigh et le motif global est caractéristique de la diffusion Raman.Les lignes de Stokes semblent dépend des types de molécules avec lesquelles la lumière interagit, la diffusion Raman peut être utilisée pour déterminer la composition un échantillon de matériau, par exemple les minéraux présents dans un morceau de roche.Cette technique est connue sous le nom de spectroscopie Raman et utilise normalement un laser monochromatique comme source lumineuse.Des molécules particulières produiront chacune un modèle unique de lignes Stokes et anti-Stokes, permettant leur identification.