Raman Saçılması Nedir?

Işık bir katı, sıvı veya gazdan geçtiğinde ışığın bir kısmı dağılır ve gelen ışığınkinden farklı yönlere gider. Saçılan ışığın çoğu orijinal frekansını koruyacaktır - bu elastik saçılma olarak bilinir, Rayleigh saçılması bir örnek teşkil eder. Saçılan ışığın küçük bir kısmı gelen ışığından daha düşük bir frekansa sahip olacak ve daha küçük bir oran daha yüksek bir frekansa sahip olacaktır - bu elastik olmayan saçılma olarak bilinir. Raman saçılması, elastik olmayan bir saçılma şeklidir ve 1930'da konuyla ilgili çalışmaları için Nobel Ödülü alan Chandrasekkara Venkata Raman'ın adını almıştır.

Saçılma, küçük parçacıkları yansıtan ışık olarak düşünülebilse de, gerçek daha karmaşıktır. Işığı bir tür olan elektromanyetik radyasyon bir molekülle etkileşime girdiğinde molekülün elektron bulutunun şeklini bozabilir; Bunun gerçekleştiği molekülün kutupsallığı olarak bilinir ve molekülün yapısına ve atomları arasındaki bağların yapısına bağlıdır. Bir ışık fotonuyla etkileşimin ardından, elektron bulutunun şekli, gelen fotonunki ile ilişkili bir frekansta salınım yapabilir. Sırasıyla bu salınım, molekülün aynı frekansta yeni bir foton yaymasına neden olarak elastik veya Rayleigh saçılmasıyla sonuçlanır. Rayleigh ve Raman saçılımının meydana gelme derecesi, molekülün polarize edilebilirliğine bağlıdır.

Moleküller ayrıca, atomlar arasındaki bağ uzunluklarının periyodik olarak% 10 oranında artması veya azalmasıyla titreşebilir. Eğer bir molekül en düşük titreşim durumundaysa, bazen gelen bir foton işlem sırasında enerji kaybeder ve daha az enerjiye ve dolayısıyla daha düşük bir frekansa sahip olan yayılan fotonun ortaya çıkmasına neden olur. Daha az yaygın olarak, molekül zaten en düşük titreşimsel durumunun üstünde olabilir; bu durumda, gelen foton daha düşük bir frekansa dönerek, daha yüksek bir frekansa sahip bir foton olarak yayılan enerji kazanmasına neden olabilir.

Düşük ve yüksek frekanslı fotonların bu emisyonu, Raman saçılması olarak bilinen elastik olmayan saçılma şeklidir. Saçılan ışığın spektrumu analiz edilirse, Rayleigh saçılması nedeniyle gelen frekansta bir çizgi, düşük frekanslarda daha küçük çizgiler ve daha yüksek frekanslarda daha küçük çizgiler gösterecektir. Sırasıyla Stokes ve Anti-Stokes çizgileri olarak bilinen bu daha düşük ve daha yüksek frekans çizgileri, Rayleigh çizgisinden aynı aralıklarda meydana gelir ve genel desen, Raman saçılımının karakteristiğidir.

Stokes ve anti-Stokes çizgilerinin ortaya çıktığı frekans aralıkları ışığın etkileşime girdiği molekül türlerine bağlı olduğundan, bileşimin bir malzemede, örneğin bir parçada bulunan minerallerin bileşimini belirlemek için Raman saçılması kullanılabilir Kaya Bu teknik, Raman spektroskopisi olarak bilinir ve normalde ışık kaynağı olarak tek renkli bir lazer kullanır. Özel moleküllerin her biri, tanımlanmasını sağlayan benzersiz bir Stokes ve anti-Stokes çizgileri deseni üretecektir.