Молекулярная спектроскопия

СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ (рамановская спектроскопия), раздел оптической спектроскопии, изучающий взаимодействие монохроматического излучения с веществом, сопровождающееся изменением энергии рассеянного излучения по сравнению с энергией падающего на объект (возбуждающего) излучения.

СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ это неразрушающий оптический метод анализа основанный на рассеянии света при взаимодействии с молекулами.



ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЭФФЕКТА КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ

Несколько известных физиков теоретически предсказывали возможность комбинационного рассеяния ещё до его экспериментального обнаружения. Первым комбинационное рассеяние света предсказал Адольф Смекаль (в 1923 г.), затем последовали теоретические работы Крамерса, Гейзенберга, Дирака, Шрёдингера и других.

Французские физики Рокар, Кабанн и Дор ещё в 1925 году в своих исследованиях искали комбинационное рассеяние света в газах, но не нашли его. Им тогда не удалось зарегистрировать свет малой интенсивности.

Работы в МГУ им. М.В. Ломоносова
В 1918 г. Л. И. Мандельштам предсказал расщепление линии рэлеевского рассеяния вследствие рассеяния света на тепловых акустических волнах.
Начиная с 1926 г., Л. И. Мандельштам и Г. С. Ландсберг развернули в Московском государственном университете (МГУ) экспериментальное изучение молекулярного рассеяния света в кристаллах, преследуя цель обнаружить тонкую структуру в спектре рассеяния, вызванную модуляцией рассеянного света упругими тепловыми волнами, частоты которых лежат в акустическом диапазоне.
В результате этих исследований 21 февраля 1928 г. Ландсберг и Мандельштам обнаружили эффект комбинационного рассеяния света (они зарегистрировали новые линии спектра, возникшие в результате модуляции рассеянного света колебаниями атомов кристаллической решетки в оптическом диапазоне частот).

О своем открытии они сообщили на коллоквиуме от 27 апреля 1928 г. и опубликовали соответствующие научные результаты в советском и двух немецких журналах.

Работы в Университете Калькутты В 1928 г. индийские ученые Ч.В. Раман и К.С. Кришнан в Университете Калькутты искали некую комптоновскую компоненту рассеянного солнечного света в жидкостях и парах, предполагая, что существует оптический аналог эффекта Комптона. Неожиданно для себя они обнаружили явление комбинационного рассеяния света. По словам Рамана: "Линии спектра нового излучения наблюдали впервые 28 февраля 1928 года". Таким образом, комбинационное рассеяние света индийские физики впервые наблюдали на неделю позже, чем Ландсберг и Мандельштам в МГУ. Нобелевская премия по физике 1930 года была присуждена Ч.В. Раману «за его работы по рассеянию света и за открытие эффекта, названного по его имени»

С тех пор комбинационное рассеяние света в иностранной литературе носит название «эффект Рамана».

Преимущества КР-спектроскопии...

• Может использоваться для исследования твердых жидких и газообразных образцов
• Не требуется пробоподготовка
• Неразрушающий метод анализа
• Не требует вакуумирования в отличие от некоторых методов
• Быстрый метод, спектр регистрируется достаточно быстро
• Можно работать с водными растворами (в отличие от ИК-спектроскопии)
• Можно работать в стеклянной посуде
• Можно использовать волоконную оптику для удаленной регистрации спектра

...и ее недостатки

• Не может работать с металлами и сплавами
• Эффект Рамана достаточно слабый, трудности при работе с малыми концентрациями
• Влияние флуоресценции