1928年2月：发现拉曼散射

1921 年，印度物理学家拉曼（C.V. Raman）从英国搭船回国，在途中他思考着为什么海洋会是蓝色的问题，而开始了这方面的研究，促成他于 1928 年 2 月发现了新的散射效应，就是现在所知的拉曼效应，在物理和化学方面都很重要。

拉曼照片来源:Emilio Segré VisualArchives/AIP

1888 年 11 月，拉曼（他的全名是 Chandrasekara Venkataraman，在求学阶段就缩短了）出生在印度南部，他的父亲是物理和数学讲师。1902 年，当拉曼 13 岁时，他就读于马德拉斯的统领学院。1904 年，他获得学士学位，1907 年得到硕士学位，研究的是光学和声学。

拉曼热爱科学，但在印度看不到当科学家有什么出路，因此在获得学位后，他参加了经济文官考试，在政府当助理会计主任。但拉曼并未放弃科学，在闲暇时，他在加尔各答市印度科学推广协会做实验，他的研究包括小提琴、印度弦乐器和印度鼓的物理探讨。他也是知名的好讲师，常向大众做通俗科学演讲。

1917 年，拉曼被聘为加尔各答大学的巴里特物理讲座教授。为了要接教授的职位，他必须离开名声好且高薪的文官工作，但他也终于能完全奉献心力于科学上。

1921 年，拉曼前往英国旅行，拜会了著名的英国物理学家。1921 年 9 月，他离开英国，登上“纳昆达”客轮返回孟买，也就是从这个时候他开始思索地中海耀眼的蔚蓝海水。瑞利爵士（ LordRayleigh，英国物理学家，1904 年获得诺贝尔奖）之前解释过天空的蓝色是因为光线与大气中分子的弹性散射所造成的，他还表示，海洋的蓝色只是天空的反射而已，但拉曼认为这值得商榷。

拉曼携带着一些简单的光学仪器，包括一个口袋大小的分光仪和一个棱镜，登上客轮。他利用这些仪器来检查海水，终于确信水分子就像气体分子一样，也可以将光散射，所以他一抵达孟买港口，就马上投稿一篇快报式论文到《自然》（Nature）期刊。

拉曼在船上所得到的洞见给了他极大的鼓舞，因此当他回到加尔各答的实验室后，他和他的研究团队就着手从新的方向研究光的散射效应。

1922 年，康普顿（Arthur Compton，1927 年获得诺贝尔奖）发现，X 射线在和电子非弹性碰撞后，会损失能量，因此波长会变长。拉曼相信类似康普顿效应的情形也可被证明出会出现在可见光与分子的非弹性散射上。

拉曼和他的研究团队在加尔各答装置一些简单的实验来看不同液体中光的散射情形。他们起先使用阳光作为光源，因为加尔各答的阳光很充足。他们使用有色的滤光器将蓝-紫色分离出来，然后让其自液体标靶中散射出去。但当他们使用黄-绿色和其他颜色的滤光器以目测散射光颜色的变化时，效应却很弱，很难看得见，因此他们很快就知道他们需要更强的光源。他们的研究中心取得了一个 7 英寸的望远镜让拉曼可以在实验时聚光用，而他们只用如此简单的装备就能观察到许多不同液体中光散射的颜色变化。

1928 年 2 月，拉曼观察到散射的光会极化，因此可以分辨出新的散射效应和荧光的区别。他和同事克里许南（K. S. Krishnan）合寄出一篇短论文到《自然》（Nature），标题为《一个二次辐射的新类型》，在论文中他们描述所检查过的 60 种不同的普通液体，在所有液体中都观察到些许程度的新散射效应。不久，拉曼用分光仪测出光与散射光的确切波长，并于 3 月时将此量化的结果在南印度科学协会的演讲和《印度物理期刊》（Indian Journal ofPhysics）中公布出来。

当时有其他的研究员也同时在研究光的散射效应，例如，俄国物理学家兰兹伯格（ GrigoryLandsberg）和曼德尔斯坦（Leonid Mandelshtam）于 1925 年开始在石英中观察光散射。他们起初也因石英样品不良，有许多杂质而研究受阻，但至1928 年为止，他们设法得到了够纯的石英样品，而在 1928 年 2 月也独立地观察到与拉曼所发现的相同散射效应，4 月时，他们将结果在莫斯科的会议中发表。

物理学家很快地认识到拉曼效应的重要性，它对量子理论提供了另一种确认，在分子振动与旋转的研究方面很有用。在短短几年间，化学家就都用拉曼光谱学作为化学分析之用。

拉曼因此发现而于 1930 年获得诺贝尔奖，此外还获得无数的其他荣誉。他于 1929 年被英国政府封以爵位（译者注：印度于 1947 年脱离英国独立），后来他成了印度科学院的院长，还在班加罗尔（Bangalore）设立了拉曼研究院。他逝世于 1970年。为了纪念拉曼和他的发现，印度将每年的 2 月28 日订为国家科学日，以兹庆祝。