Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Особенно подробно Раман исследовал кристаллическую структуру алмаза — вещества, представляющего особый интерес с точки зрения физики. Раман и его сотрудники исследовали алмаз оптическими методами в видимом свете, а также с помощью инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. Изучались характеристики, общие для всех сортов алмазов, и тонкие различия между его разновидностями. Раманом и его школой было подробно исследовано и давно известное, но ранее не изученное явление люминесценции алмаза и обнаружено, что алмаз способен к двум различным типам люминесценции. На кристаллах алмаза проводились исследования термооптических, магнитооптических и других свойств кристаллических тел.

В 1947 году Ч. В. Раман был избран зарубежным членом-корреспондентом АН СССР. Ч. В. Раман был не только крупным ученым, но и выдающимся общественным деятелем. Ему была присуждена Международная Ленинская премия «За укрепление мира между народами» 1956 года. Из школы Ч. В. Рамана вышла блестящая плеяда ученых, среди которых есть и очень крупные специалисты, пользующиеся мировой известностью.

Что же такое комбинационное рассеяние света?

Подробные исследования обнаружили следующие основные черты этого явления. При прохождении пучка монохроматического (одноцветного) света через совершенно чистое, лишенное всяческих загрязнений вещество часть света рассеивается в стороны. Рассеянный свет содержит, кроме света первоначальной частоты, также свет измененных (комбинированных) частот. Разность этих частот и частоты падающего света зависит от свойств рассеивающего вещества и не зависит от частоты падающего света.

В результате на фотографии спектра рассеянного света каждая спектральная линия, излучаемая источником света, сопровождается группой линий измененной частоты — спутниками или сателлитами этой линии. Сателлиты расположены по обе стороны от основной линии, они появляются парами, расположенными симметрично на одинаковых расстояниях от основной линии. Как сказано выше, эти расстояния составляют характерную особенность рассеивающего вещества и не зависят от частоты основной линии. Число видимых сателлитов также зависит от свойств рассеивающего вещества. Характерно, что сателлиты, обладающие меньшей частотой, то есть расположенные с той стороны основной линии, которая ближе к красному участку спектра («красные» сателлиты), обычно ярче, чем те, которые расположены ближе к фиолетовому участку спектра («фиолетовые» сателлиты). Обнаружено, что разность частот основной линии и соответствующих сателлитов, которая является характеристикой рассеивающего вещества, обычно совпадает с частотами линий, наблюдаемых при изучении спектров этого же вещества в инфракрасных лучах.

Линии комбинационного рассеяния являются, таким образом, тем отпечатком, который молекулы рассеивающего вещества накладывают на спектр света источника. Именно это дало право Л. И. Мандельштаму назвать комбинационное рассеяние света языком молекул. Для тех, кто сумеет расшифровать и понять фотографии спектра комбинационного рассеяния, молекулы, пользуясь этим языком, раскроют тайны своего строения.

Для объяснения деталей этого интересного явления необходимо привлечь квантовую теорию и хотя бы бегло проследить путь, пройденный Смекалем, Гейзенбергом, Шредингером, Дираком и другими физиками-теоретиками.

Основой квантовой теории является положение о том, что энергия, в любом ее виде, может передаваться только вполне определенными порциями. В каждой системе микромира — атоме, молекуле и т. п. — существует минимальная порция энергии. Меньшая порция энергии уже не может передаваться. Квантовая теория света, созданная А. Эйнштейном, заключается в том, что обмен энергией между частицами вещества и светом происходит путем уничтожения одних и рождения других квантов света (фотонов). Количество энергии, заключающейся в каждом из них, зависит от частоты света, то есть от его цвета.