Fizik kesan Raman

Kesan Raman, perubahan panjang gelombang cahaya yang berlaku apabila pancaran cahaya terpesong oleh molekul. Apabila seberkas cahaya melintasi sampel sebatian kimia yang bebas debu dan telus, sebilangan kecil cahaya muncul ke arah selain daripada pancaran kejadian (masuk). Sebilangan besar cahaya yang tersebar ini mempunyai panjang gelombang yang tidak berubah. Sebahagian kecil, bagaimanapun, mempunyai panjang gelombang yang berbeza dari cahaya kejadian; kehadirannya adalah hasil dari kesan Raman.

Fenomena ini dinamakan ahli fizik India Sir Chandrasekhara Venkata Raman, yang pertama kali menerbitkan pemerhatian mengenai kesan tersebut pada tahun 1928. (Ahli fizik Austria, Adolf Smekal secara teorinya menerangkan kesannya pada tahun 1923. Pertama kali diperhatikan hanya satu minggu sebelum Raman oleh ahli fizik Rusia Leonid Mandelstam dan Grigory Landsberg; namun, mereka tidak menerbitkan hasilnya sehingga berbulan-bulan setelah Raman.)

Penyebaran Raman mungkin paling mudah dimengerti jika cahaya kejadian dianggap terdiri daripada zarah, atau foton (dengan tenaga berkadar dengan frekuensi), yang menyerang molekul sampel. Sebilangan besar pertemuan adalah elastik, dan foton berserakan dengan tenaga dan frekuensi yang tidak berubah. Akan tetapi, pada beberapa kesempatan, molekul mengambil tenaga dari atau menyerahkan tenaga kepada foton, yang dengan itu tersebar dengan tenaga yang berkurang atau meningkat, oleh itu dengan frekuensi yang lebih rendah atau lebih tinggi. Peralihan frekuensi dengan demikian mengukur jumlah tenaga yang terlibat dalam peralihan antara keadaan awal dan akhir molekul penyebaran.

Kesan Raman lemah; bagi sebatian cecair, intensiti cahaya yang terkena hanya 1 / 100,000 dari pancaran kejadian itu. Pola garis Raman adalah ciri spesies molekul tertentu, dan intensitasnya sebanding dengan jumlah molekul penyebaran di jalur cahaya. Oleh itu, spektrum Raman digunakan dalam analisis kualitatif dan kuantitatif.

Tenaga yang sepadan dengan peralihan frekuensi Raman didapati merupakan tenaga yang berkaitan dengan peralihan antara keadaan putaran dan getaran molekul penyebaran yang berbeza. Pergeseran putaran tulen kecil dan sukar untuk diperhatikan, kecuali molekul gas sederhana. Dalam cecair, gerakan putaran terhalang, dan garis Raman putaran diskrit tidak dijumpai. Sebilangan besar karya Raman berkaitan dengan peralihan getaran, yang memberikan pergeseran yang lebih besar untuk gas, cecair, dan pepejal. Gas mempunyai kepekatan molekul rendah pada tekanan biasa dan oleh itu menghasilkan kesan Raman yang sangat samar; oleh itu cecair dan pepejal lebih kerap dikaji.