Raman effect कदाचित सर्वात सहज समजण्यासारखे आहे जर घटना प्रकाशात कण किंवा फोटॉन असतात जे नमुन्याच्या रेणूंना मारतात. बहुतेक चकमकी लवचिक असतात आणि फोटॉन अपरिवर्तित ऊर्जा आणि वारंवारतेसह विखुरलेले असतात. या लेखात आपण रामन इफेक्ट म्हणजे काय हे थोडक्यात पाहणार आहोत.
रामन इफेक्ट म्हणजे काय
रमन इफेक्ट म्हणजे पदार्थाद्वारे फोटॉनचे लवचिक विखुरणे, याचा अर्थ ऊर्जेची देवाणघेवाण आणि प्रकाशाच्या दिशेत बदल दोन्ही आहे. सामान्यत: या प्रभावामध्ये रेणूद्वारे (Molecule) कंपन ऊर्जा प्राप्त होते कारण दृश्यमान लेसरमधील फोटॉन कमी उर्जेवर हलविले जातात. याला सामान्य स्टोक्स रमन स्कॅटरिंग म्हणतात. रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीचे विविध प्रकार करून विविध उद्देशांसाठी सामग्रीबद्दल माहिती मिळविण्यासाठी रसायनशास्त्रज्ञ आणि भौतिकशास्त्रज्ञांद्वारे परिणामाचा उपयोग केला जातो.
Raman effect, प्रकाशाच्या तरंगलांबीतील बदल जो प्रकाश किरण रेणूंद्वारे विचलित केल्यावर होतो. जेव्हा प्रकाशाचा किरण एखाद्या रासायनिक संयुगाच्या धूळ-मुक्त, पारदर्शक नमुन्यातून मार्गक्रमण करतो, तेव्हा प्रकाशाचा एक छोटासा अंश घटना बीमच्या व्यतिरिक्त इतर दिशांनी बाहेर पडतो. या विखुरलेल्या प्रकाशाचा बहुतांश भाग अपरिवर्तित तरंगलांबीचा असतो. तथापि, एका लहान भागाची तरंगलांबी घटना प्रकाशापेक्षा वेगळी असते; त्याची उपस्थिती रामन प्रभावाचा परिणाम आहे.
रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीचे इतर अनेक प्रकार घूर्णन ऊर्जा (Rotational Energy) तपासण्याची परवानगी देतात (वायूचे नमुने वापरल्यास) आणि इतर शक्यतांव्यतिरिक्त एक्स-रे स्त्रोत वापरल्यास इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा पातळी तपासली जाऊ शकते. स्पंदित लेसर, मल्टिपल लेसर बीम आणि यासारख्या अधिक जटिल तंत्रे ज्ञात आहेत.
प्रकाशाला एखाद्या पदार्थाद्वारे विखुरले जाण्याची विशिष्ट शक्यता असते. जेव्हा फोटॉन विखुरलेले असतात, तेव्हा त्यातील बहुतेक लवचिकपणे विखुरलेले असतात (Rayleigh scattering), जसे की विखुरलेल्या फोटॉनची उर्जा (वारंवारता, तरंगलांबी आणि रंग) घटना फोटॉनसारखीच असते परंतु दिशा भिन्न असते. रेले स्कॅटरिंगची तीव्रता सामान्यतः रेडिएशन स्त्रोताच्या तुलनेत 0.1% ते 0.01% या श्रेणीमध्ये असते.
विखुरलेल्या फोटॉन्सचा अगदी लहान अंश (10 दशलक्ष पैकी 1) स्थिरपणे विखुरला जाऊ शकतो, विखुरलेल्या फोटॉनची उर्जा घटना फोटॉनपेक्षा वेगळी (सामान्यतः कमी) असते—हे रमन विखुरलेले फोटॉन आहेत. ऊर्जेच्या संवर्धनामुळे, सामग्री प्रक्रियेत ऊर्जा मिळवते किंवा गमावते.
रामन इफेक्टचे नाव भारतीय शास्त्रज्ञ सी. व्ही. रमण यांच्या नावावर आहे, ज्यांनी 1928 मध्ये त्यांचा विद्यार्थी के.एस. कृष्णन यांच्या मदतीने याचा शोध लावला. रामन विखुरण्याच्या शोधासाठी रमण यांना भौतिकशास्त्रातील 1930 चे नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. 1923 मध्ये Adolf Smekal यांनी सैद्धांतिकदृष्ट्या प्रभावाचा अंदाज लावला होता.
आधुनिक रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीमध्ये जवळजवळ नेहमीच लेझरचा एक रोमांचक प्रकाश स्रोत म्हणून वापर केला जातो. प्रभावाचा शोध लागल्यानंतर तीन दशकांहून अधिक काळ लेसर उपलब्ध नसल्यामुळे, रमन आणि कृष्णन यांनी स्पेक्ट्रा रेकॉर्ड करण्यासाठी पारा दिवा आणि फोटोग्राफिक प्लेट्सचा वापर केला.
कमकुवत प्रकाश स्रोत, डिटेक्टर्सची खराब संवेदनशीलता आणि बहुतेक सामग्रीचे कमकुवत रमन स्कॅटरिंग (Raman scattering) क्रॉस-सेक्शन यामुळे सुरुवातीच्या स्पेक्ट्राला मिळविण्यासाठी खूप वेळ लागला. सर्वात सामान्य आधुनिक डिटेक्टर चार्ज-कपल्ड डिव्हाइसेस (CCDs) आहेत. CCDs स्वीकारण्यापूर्वी Photodiode arrays आणि फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब सामान्य होत्या.
हे सुद्धा वाचा –
