Vad är Raman -spridning?

När ljuset reser genom en fast, vätska eller gas kommer en del av ljuset att spridas och reser i riktningar som skiljer sig från det inkommande ljuset.Det mesta av det spridda ljuset kommer att behålla sin ursprungliga frekvens mdash;Detta kallas elastisk spridning, Rayleigh spridning är ett exempel.En liten andel av det spridda ljuset kommer att ha en frekvens mindre än för det inkommande ljuset och en ännu mindre andel kommer att ha en högre frekvens och mdash;Detta kallas inelastisk spridning.Raman -spridning är en form av inelastisk spridning och är uppkallad efter Chandrasekkara Venkata Raman, som fick ett nobelpris för sitt arbete om ämnet 1930.

Även om spridning kan betraktas som ljus helt enkelt återspeglar små partiklar, är verkligheten merkomplex.När elektromagnetisk strålning, av vilken ljus är en typ, interagerar med en molekyl, kan det förvränga formen på molekylens elektronmoln;I vilken utsträckning detta händer kallas molekylens polariserbarhet och är beroende av molekylens struktur och naturen hos bindningarna mellan dess atomer.Efter interaktion med en lätt foton kan formen på elektronmolnet svänga med en frekvens relaterad till den för den inkommande fotonen.Denna svängning får i sin tur molekylen att avge en ny foton med samma frekvens, vilket resulterar i elastisk eller Rayleigh, spridning.I vilken utsträckning Rayleigh och Raman -spridning inträffar beror på molekylens polariserbarhet.Om en molekyl är i sitt lägsta vibrationsläge, kommer ibland en inkommande foton att pressa den in i ett högre vibrationsläge, förlora energi i processen och resultera i att den utsända fotonen har mindre energi och därför en lägre frekvens.Mindre vanligt kan molekylen redan vara över sitt lägsta vibrationsläge, i vilket fall den inkommande fotonen kan få den att återgå till ett lägre tillstånd och få energi som släpps ut som en foton med en högre frekvens.

Detta utsläpp av lägre ochHögre frekvensfotoner är formen av inelastisk spridning känd som Raman -spridning.Om spektrumet för det spridda ljuset analyseras kommer det att visa en linje vid den inkommande frekvensen på grund av Rayleigh -spridning, med mindre linjer vid lägre frekvenser och ännu mindre linjer vid högre frekvenser.Dessa lägre och högre frekvenslinjer, kända som Stokes respektive anti-Stokes-linjerStokes -linjer visas är beroende av vilka typer av molekyler med vilka ljus interagerar, Raman -spridning kan användas för att bestämma sammansättningen ett prov av material, till exempel mineralerna som finns i en stenbit.Denna teknik är känd som Raman -spektroskopi och använder normalt en monokromatisk laser som ljuskälla.Särskilda molekyler kommer var och en att producera ett unikt mönster av stokes och anti-Stokes-linjer, vilket möjliggör deras identifiering.