Hva sprer Raman?

Når lyset reiser gjennom et fast stoff, væske eller gass vil noe av lyset bli spredt, og reiser av i retninger som skiller seg fra det på det innkommende lyset.Det meste av det spredte lyset vil beholde sin opprinnelige frekvens og mdash;Dette er kjent som elastisk spredning, Rayleigh -spredning er et eksempel.En liten andel av det spredte lyset vil ha en frekvens mindre enn for det innkommende lyset, og en fortsatt mindre andel vil ha en høyere frekvens og mdash;Dette er kjent som inelastisk spredning.Raman -spredning er en form for uelastisk spredning og er oppkalt etter Chandrasekkara Venkata Raman, som mottok en nobelpris for sitt arbeid med emnet i 1930. Selv om spredning kan tenkes på som lett å reflektere av små partikler, er virkeligheten merKompleks.Når elektromagnetisk stråling, hvorav lys er en type, samhandler med et molekyl, kan det forvrenge formen på molekylets elektronsky;I hvilken grad dette skjer er kjent som molekylets polariserbarhet og er avhengig av strukturen til molekylet og arten av bindingene mellom dets atomer.Etter interaksjon med et lett foton, kan formen på elektronskyen svinge med en frekvens relatert til den på det innkommende fotonet.Denne svingningen får igjen molekylet til å avgi et nytt foton med samme frekvens, noe som resulterer i elastisk eller Rayleigh, spredning.I hvilken grad Rayleigh- og Raman -spredningen oppstår er avhengig av molekylets polariserbarhet.

Molekyler kan også vibrere, med bindingslengdene mellom atomer med jevne mellomrom øker eller synker med 10%.Hvis et molekyl er i sin laveste vibrasjonstilstand, vil noen ganger et innkommende foton skyve det inn i en høyere vibrasjonstilstand, miste energi i prosessen og resultere i at det utsendte fotonet har mindre energi og derfor en lavere frekvens.Mindre ofte kan molekylet allerede være over sin laveste vibrasjonstilstand, i hvilket tilfelle det innkommende fotonFotoner med høyere frekvens er formen for uelastisk spredning kjent som Raman -spredning.Hvis spekteret av det spredte lyset blir analysert, vil det vise en linje ved den innkommende frekvensen på grunn av Rayleigh -spredning, med mindre linjer ved lavere frekvenser, og fremdeles mindre linjer ved høyere frekvenser.Disse nedre og høyere frekvenslinjene, kjent som henholdsvis Stokes og anti-Stokes-linjer, forekommer med samme intervaller fra Rayleigh-linjen og det totale mønsteret er karakteristisk for Raman-spredning.

Siden frekvensintervallene som Stokes og anti-Stokes -linjer vises er avhengig av hvilke typer molekyler som lys interagerer med, Raman -spredning kan brukes til å bestemme sammensetningen en prøve av materiale, for eksempel mineralene som er til stede i et stykke berg.Denne teknikken er kjent som Raman -spektroskopi, og bruker normalt en monokromatisk laser som lyskilde.Spesielle molekyler vil hver produsere et unikt mønster av stokes og anti-Stokes-linjer, noe som muliggjør identifikasjon.