一种新型的二次辐射

拉曼，克里希南

编者按

20世纪早期的物理学主要是由欧美科学家主导的，然而，一项在量子物理方面具有里程碑意义的发现却是由两名印度物理学家在加尔各答作出的。就当时人们所知，从一个静止实物散射出来的光线应该保持频率不变，这一点大家都可以理解，但钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼和卡瑞马尼卡姆·斯里尼瓦桑·克里希南却用实验证实，有一小部分散射光频率变化很大。“拉曼效应”包含散射光子与原子或分子的内自由度之间能量的交换过程。现在利用这个效应可以检测分子结构和分子运动以及材料的化学性质。拉曼因发现了这个效应而获得了1930年的诺贝尔物理学奖。　　英文

如果我们假定，康普顿教授观察到的“不变”的X射线散射对应于原子和分子的正常态或平均态，而波长发生改变的“变”散射对应于原子和分子相对于正常态或平均态的涨落，那么我们就可以预测，普通光的散射应该也存在两种类型，一种取决于原子或分子的正常光学性质，另一种则代表了它们相对于正常态的涨落效应。因此有必要检验真实的情况是否确实如此。我们的实验证实了上述预测。实验表明，由任何一种无尘的液体或气体分子造成的光散射，都不仅包含了与入射光波长相同的正常漫射辐射，同时也伴随频率发生变化的变散射辐射。　　英文

要观察到我们发现的这种新型光散射，自然就需要非常强的光照。在我们的实验中，一束太阳光依次通过口径为18厘米、焦距为230厘米的望远镜物镜和一个焦距为5厘米的透镜而被会聚。在第二个透镜的焦点处放置散射材料，这些材料或者是在真空中反复蒸馏得到的非常纯净的液体，或者是无尘的蒸气。为了探测变散射辐射的存在，我们使用了互补的滤光片。当把一个蓝紫色滤光片和一个黄绿色滤光片一起放置在入射光处时，透过液体或蒸气的光路会完全消失。而当把入射光处的黄色滤光片移置到散射材料和观测者的眼睛之间时，透过散射材料的光路就会重新出现。这就证实了变散射辐射的存在。光谱分析的结果也证实了这一点。　　英文

我们用这种方法检测了六十多种不同的常见液体，所有结果中都或多或少地出现了这种效应。这是一种真正的散射效应而不是一种荧光现象，因为与普通的散射相比它的强度非常微弱，而且在很多情况下它具有与普通的散射相当的非常强的偏振性。这种效应的强度非常微弱，因此要在气体和蒸气中开展这项研究自然是非常困难的。不过，当蒸气浓度足够大时，例如乙醚或戊烯的蒸气，还是很容易观察到变散射的。　　英文

（王锋　翻译；李芝芬　审稿）