拉曼：探索藍色大海的奧秘-下

文接《拉曼：探索藍色大海的奧秘（上）》

1922年《英國皇家學會會報》發表了拉曼的一篇論文。文中細緻分析了水分子對光線的散射使海水顯出藍色的原理：太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光複合而成，從紅光到紫光，波長由長漸短，其中波長較長的紅光、橙光、黃光穿透能力強，最易被水分子所吸收；波長較短的藍光穿透能力弱，遇到純凈海水時，最易被水分子散射，這就是藍色大海的真正奧秘。論文最後表示，瑞利關於藍色天空的結論是正確的，但對藍色海水的解釋不合理。

探索藍色天空奧秘的瑞利（網路圖）

拉曼終於用行動告訴世人：歐洲人不一定能辦到的事兒，印度人也能辦到。

讓拉曼更激動喜的是，他在實驗中發現，光的散射這一課題的研究意義遠遠超出了課題本身：它很可能把光學帶到深奧的物理化學領域。這種信念對拉曼的後期工作帶來兩方面影響：一是把光的散射問題作為加爾各答大學科研活動的主題之一；二是通過各種精巧的實驗研究光的散射，並歸納成一種物理現象。

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此後5年多時間，拉曼與助手一起，全力研究光經過固體、液體和氣體物質時發生的散射現象。實驗中，他們多次改變光源、透鏡、檢測器等，只為證明數據的準確。

1928年2月28日下午，拉曼與助手做了一個在光學上具有重要意義的實驗。他從目測分光鏡里看到在藍光和綠光的區域里，有兩根以上的尖銳亮線；這兩根線的波長比入射光頻率更低。綜合之前實驗，拉曼得出一個結論：光線照射到樣品表面時，物質中的分子吸收了部分能量，發生不同方式和程度的振動，然後散射出較低頻率的光。

拉曼實驗簡圖（網路圖）

半個月後的3月16日，拉曼在南印度科學協會成立大會上，作了以《一種新的輻射》為題的報告，報告中詳細介紹了實驗過程及理論解釋。不久，英國物理學家普林賽姆提議把拉曼關於光散射的結論稱為「拉曼效應」。這一稱法很快被各國科學家接受。

一石激起千層浪。拉曼效應傳遍全世界，引起國際科學界的高度評價和極大關注。英國皇家學家將之稱為「（十九世紀）二十年代實驗物理學最卓越的三四個發現之一（《今日科學》雜誌）」，美國光譜學權威伍德則認為，「拉曼教授為分子結構的研究開闢了全新的領域……」1928—1937年間，世界上發表了1785篇關於拉曼效應的論文，研究成功了2500種以上的化合物。

拉曼效應的發現，不但為研究物理結構提供了一種有效的手段，也為全世界科學研究開闢了一條新的道路。拉曼因此獲得1930年度諾貝爾物理學獎，成為第一個榮獲諾貝爾科學獎的亞洲人。據說，獲獎消息是加爾各答一家新聞機構進行電話通知的。當時，拉曼正在實驗室里專心工作，他的學生接到電話後，衝進實驗室，激動地報告這一消息。拉曼反應很平靜，只問了一句話：「是我獨享，還是必須與陌生人分享？」

或許，他的思維已經跳到水平如鏡的地中海上，自己正用尼科爾稜鏡觀察蔚藍色的大海……

拉曼像(網路圖)

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【人物檔案】

拉曼（1888—1970），印度物理學家，因光散射方面的研究工作和喇曼效應的發現，獲得了1930年度的諾貝爾物理學獎，是為第一位獲得諾貝爾物理學獎的亞洲科學家。他也教育家，從事研究生的培養工作，並將其中很多優秀人材輸送到印度的許多重要崗位。1934年，拉曼和其他學者一起創建了印度科學院，並親任院長。

【注釋】

1、 瑞利（1842—1919）：英國物理學家，世界上第一個用科學詮釋「天空為什麼是藍色」的人。原名約翰·威廉·斯特拉特，尊稱瑞利男爵三世。1892年瑞利從密度的測量中發現了第一個惰性氣體——氬；1904年因發明「瑞利散射」而獲得諾貝爾物理學獎。

2、 光的散射：光在傳播過程中，會不斷遇到障礙物，當障礙物的大小和波長差不多的時候，障礙物會有選擇性得透光光線，而使得另一些光的傳播方向發生偏轉，就好像三稜鏡能讓光散開一樣，這個現象叫光的散射。

3、 尼科爾稜鏡：利用光的全反射原理與晶體的雙折射現象製成的一種偏振儀器。

【參考資料】

1、 論文《拉曼效應的發現》，出自《大氣化學》 , 李雄記編譯，1992年8月。

2、 書籍《拉曼光譜學》，科學出版社，1983年。

3、 論文《拉曼，土生土長的科學家》，王大明、郭振華編。

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