O que é Raman espalhando?

Quando a luz viaja por um sólido, líquido ou gás, parte da luz será espalhada, viajando em direções que diferem da da luz que entra. A maior parte da luz dispersa manterá sua frequência original - isso é conhecido como dispersão elástica, sendo a dispersão de Rayleigh um exemplo. Uma pequena proporção da luz dispersa terá uma frequência menor que a da luz que recebe uma proporção ainda menor terá uma frequência mais alta - isso é conhecido como dispersão inelástica. A dispersão de Raman é uma forma de dispersão inelástica e recebeu o nome de Chandrasekkara Venkata Raman, que recebeu um prêmio Nobel por seu trabalho sobre o assunto em 1930. Quando a radiação eletromagnética, da qual a luz é um tipo, interage com uma molécula, ela pode distorcer a forma da nuvem de elétrons da molécula; A extensão em que isso acontece é conhecida como PolaA rizabilidade da molécula e depende da estrutura da molécula e da natureza das ligações entre seus átomos. Após a interação com um fóton leve, a forma da nuvem de elétrons pode oscilar em uma frequência relacionada à do fóton de entrada. Essa oscilação, por sua vez, faz com que a molécula emite um novo fóton na mesma frequência, resultando em elástico, ou Rayleigh, espalhamento. A extensão em que a dispersão de Rayleigh e Raman ocorre depende da polarizabilidade da molécula.

As moléculas

também podem vibrar, com os comprimentos de ligação entre os átomos aumentando periodicamente ou diminuindo em 10%. Se uma molécula estiver em seu estado vibracional mais baixo, às vezes um fóton de entrada o empurrará para um estado vibracional mais alto, perdendo energia no processo e resultando no fóton emitido com menos energia e, portanto, uma frequência mais baixa. Menos comumente, a molécula já podeEstar acima do seu estado vibracional mais baixo, caso em que o fóton de entrada pode fazer com que ele volte a um estado inferior, ganhando energia que é emitida como fóton com uma frequência mais alta.

Esta emissão de fótons de frequência inferior e mais alta é a forma de dispersão inelástica conhecida como espalhamento Raman. Se o espectro da luz dispersa for analisada, ele mostrará uma linha na frequência de entrada devido à dispersão de Rayleigh, com linhas menores em frequências mais baixas e linhas ainda menores em frequências mais altas. Essas linhas de frequência inferior e superior, conhecidas como linhas de Stokes e Anti-Stokes, respectivamente, ocorrem nos mesmos intervalos da linha Rayleigh e o padrão geral é característico da espalhamento de Raman.

Como os intervalos de frequência nos quais as linhas de Stokes e Anti-Stokes aparecem depende dos tipos de moléculas com as quais a luz está interagindo, a dispersão de Raman pode ser usada para determinar a composição uma amostra de material, por exemplo, os minerais pres.ent em um pedaço de rocha. Essa técnica é conhecida como espectroscopia Raman e normalmente emprega um laser monocromático como fonte de luz. Moléculas específicas produzirão um padrão único de Stokes e Linhas Anti-Stokes, permitindo sua identificação.