라만 산란이란?

빛이 고체, 액체 또는 기체를 통과 할 때 빛의 일부가 산란되어 들어오는 빛과 다른 방향으로 움직입니다. 산란 된 빛의 대부분은 원래 주파수를 유지합니다.이를 탄성 산란이라고하며 Rayleigh 산란은 예입니다. 산란 된 빛의 작은 비율은 들어오는 빛보다 낮은 주파수를 가질 것이고 여전히 작은 비율은 더 높은 주파수를 가질 것입니다. 이것은 비탄성 산란이라고합니다. 라만 산란은 비탄력적인 산란의 한 형태이며 Chandrasekkara Venkata Raman의 이름을 따서 명명되었습니다. Chandrasekkara Venkata Raman은 1930 년에이 주제에 대한 연구로 노벨상을 수상했습니다.

산란은 단순히 작은 입자를 반사하는 빛으로 생각할 수 있지만 현실은 더 복잡합니다. 빛이 유형 인 전자기 방사선이 분자와 상호 작용하면 분자의 전자 구름 모양이 왜곡 될 수 있습니다. 이것이 일어나는 정도는 분자의 분 극성으로 알려져 있으며 분자의 구조와 원자 사이의 결합의 성질에 의존합니다. 광자 (photon)와의 상호 작용에 따라, 전자 구름의 형태는 들어오는 광자의 형태와 관련된 주파수에서 진동 할 수있다. 이 진동은 차례로 분자가 동일한 주파수에서 새로운 광자를 방출하여 탄성 또는 레일리 산란을 일으킨다. 레일리 및 라만 산란이 발생하는 정도는 분자의 분 극성에 의존한다.

분자 사이의 결합 길이가 주기적으로 10 % 증가 또는 감소하면서 분자가 진동 할 수도 있습니다. 분자가 가장 낮은 진동 상태에있는 경우, 때때로 들어오는 광자가 분자를 더 높은 진동 상태로 밀어 넣어 프로세스에서 에너지를 잃어 방출 된 광자가 더 적은 에너지를 가지게되므로 주파수가 낮아집니다. 덜 일반적으로, 분자는 이미 가장 낮은 진동 상태 위에있을 수 있으며,이 경우 들어오는 광자가 더 낮은 상태로 되돌아 가서 더 높은 주파수를 가진 광자로서 방출되는 에너지를 얻을 수 있습니다.

저주파 및 고주파 광자의 방출은 라만 산란 (Raman scattering)으로 알려진 비탄성 산란의 형태이다. 산란 된 빛의 스펙트럼을 분석하면 Rayleigh 산란으로 인해 들어오는 주파수에서 선이 나타나고, 더 낮은 주파수에서는 더 작은 선이 있고, 더 높은 주파수에서는 더 작은 선이 나타납니다. 스토크 스 및 스토크 스 방지 라인으로 알려진 이러한 낮은 주파수 라인과 높은 주파수 라인은 각각 레일리 라인과 동일한 간격으로 발생하며 전체 패턴은 라만 산란의 특징입니다.

스토크 스 및 스토크 스 방지 선이 나타나는 주파수 간격은 빛이 상호 작용하는 분자의 유형에 따라 달라지기 때문에 라만 산란을 사용하여 재료 샘플, 예를 들어 조각에 존재하는 미네랄의 조성을 결정할 수 있습니다 바위. 이 기술은 라만 분광법으로 알려져 있으며 일반적으로 광원으로 단색 레이저를 사용합니다. 특정 분자는 각각 고유 한 Stokes 및 Anti-Stokes 라인 패턴을 만들어 식별 할 수 있습니다.