從海水顏色到拉曼效應

2021-03-01 柯橋天氣

　　「拉曼效應」又稱拉曼散射，是在強光照射時產生的一類散射現象。拉曼效應是研究海水顏色發現的，也因此一舉使拉曼獲得了諾貝爾物理學獎的殊榮。

　　1921年，印度科學家拉曼在英國皇家學會作了聲學與光學的研究報告後，取道地中海乘船回國。甲板上漫步的人群中，一對印度母子的對話引起了拉曼的注意。

　　「媽媽，這個大海叫什麼名字？」

　　「地中海！」

　　「為什麼叫地中海？」

　　「因為它夾在歐亞大陸和非洲大陸之間。」

　　「那它為什麼是藍色？」

　　年輕的母親一時語塞，求助的目光正好遇上了在一旁饒有興味傾聽他們談話的拉曼。拉曼告訴男孩：「海水所以呈藍色，是因為它『反射』了天空的顏色。」

　　在此之前，幾乎所有的人都認可這一解釋。它出自英國物理學家瑞利勳爵。他以發現惰性氣體而聞名於世，曾用太陽光被大氣分子散射的理論解釋過天空的顏色。並由此推斷，海水的藍色是反射了天空的顏色所致。

　　在告別了那一對母子之後，拉曼總對自己的解釋心存疑惑。回到加爾各答，他立即著手研究海水為什麼是藍的這一問題。他從光線散射與水分子相互作用入手，運用愛因斯坦等人的漲落理論，獲得了光線穿過淨水、冰塊及其它材料時散射現象的充分數據，得出水分子對光線的散射而使海水顯出藍色的結論，與大氣分子散射太陽光而使天空呈現藍色的機理完全相同。進而又在固體、液體和氣體中，分別發現了一種普遍存在的光散射效應，人們把這一現象用拉曼的名字而命名為「拉曼效應」，這為20世紀初科學界最終接受光的粒子性學說提供了有力的證據。由於這一重大研究成果1930年拉曼成為印度也是亞洲歷史上第一位獲得諾貝爾獎的科學家。　

來源：中國氣象報社

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