резюме комбинационного рассеяния -C. V. Raman


Чандрасекхара Венката Раман

FNA , FASc , FIAS , FASB , ФРС
Сэр CV Raman.JPG
Раман в 1930 году
Рожденный
Чандрасекхара Венката Раман

( 1888-11-07 )7 ноября 1888 г.
Умер 21 ноября 1970 г. ( 1970-11-21 )(82 года)
Альма-матер Университет Мадраса (BA, MA)
Известен Рамановский эффект
Супруг Локасундари Аммаль (1908–1970)
Дети Чандрасекар Раман и Венкатраман Радхакришнан
Награды Член Королевского общества (1924 г.)
Медаль Маттеуччи (1928 г.)
Рыцарь-бакалавр (1930 г.)
Медаль Хьюза (1930 г.)
Нобелевская премия по физике (1930 г.)
Бхарат Ратна (1954 г.)
Ленинская премия мира (1957 г.)
Научная карьера
Поля Физика
Учреждения
Докторанты Г. Н. Рамачандран
Викрам Амбалал Сарабхай
Шиварамакришнан Панчаратнам
Другие известные студенты Кариаманикам Шриниваса Кришнан
К. Р. Раманатан
Подпись
Сэр Чандрасекхара Венката Раман

Сэр Чандрасекхара Венката Раман FRS ( / ˈ r ɑː m ə n / ; 7 ноября 1888 г. - 21 ноября 1970 г.) был индийским физиком, известным своими работами в области рассеяния света . Используя разработанный им спектрограф , он и его ученик К.С. Кришнан обнаружили, что когда свет проходит через прозрачный материал, отклоняющийся свет меняет свою длину волны и частоту . Это явление, неизвестный до сих пор тип рассеяния света, который они назвали «модифицированным рассеянием», впоследствии было названо эффектом комбинационного рассеяния или комбинационным рассеянием . Раман получил Нобелевскую премию по физике в 1930 году за это открытие и стал первым азиатом, получившим Нобелевскую премию в любой области науки.

Родившийся в семье тамильского брамина , Раман был не по годам развитым ребенком , получив среднее и высшее среднее образование в англо-индийской средней школе Святого Алоизия в возрасте 11 и 13 лет соответственно. Он с отличием сдал экзамен на степень бакалавра Мадрасского университета с отличием по физике в Президентском колледже в возрасте 16 лет. Его первая исследовательская работа по дифракции света была опубликована в 1906 году, когда он был еще аспирантом. В следующем году он получил степень магистра . Он поступил на работу в Индийскую финансовую службу в Калькутте в качестве помощника главного бухгалтера в возрасте 19 лет. Там он познакомился с Индийской ассоциацией развития науки (IACS), первым исследовательским институтом в Индии, что позволило ему проводить независимые исследования и где он внес большой вклад в акустику и оптику .

В 1917 году Ашутош Мукерджи назначил его первым профессором физики Palit в Раджабазарском научном колледже при Калькуттском университете . Во время своей первой поездки в Европу наблюдение за Средиземным морем побудило его признать преобладающее в то время объяснение голубого цвета моря , а именно отраженный от неба свет, рассеянный Рэлеем , как неверное. Он основал Индийский журнал физики в 1926 году. Он переехал в Бангалор в 1933 году, чтобы стать первым индийским директором Индийского института науки . В том же году он основал Индийскую академию наук . В 1948 году он основал Рамановский научно-исследовательский институт , где проработал до последних дней своей жизни.

Эффект Рамана был открыт 28 февраля 1928 года. Этот день ежегодно отмечается правительством Индии как Национальный день науки . В 1954 году правительство Индии удостоило его первой Бхарат Ратна , высшей гражданской награды. Позже он разбил медальон в знак протеста против политики премьер-министра Джавахарлала Неру в отношении научных исследований.

ранняя жизнь и образование

CV Раман родился в Тиручирапалли в Мадрасе, президентство Британской Индии (ныне Тиручирапалли , Тамил Наду , Индия) в семье тамильских браминов , Чандрасекхара Раманатан Айер и Парвати Аммаль. Он был вторым из восьми братьев и сестер. Его отец был учителем в местной средней школе и имел скромный доход. Он вспоминал: «Я родился с медной ложкой во рту. При моем рождении мой отец получал великолепную зарплату в десять рупий в месяц!» В 1892 году его семья переехала в Вишакхапатнам (тогда Вишакапатнам, Визагапатам или Визаг) в Андхра-Прадеше , поскольку его отец был назначен на факультет физики в колледже миссис А.В. Нарасимха Рао .

Раман получил образование в англо-индийской средней школе Святого Алоизия в Вишакхапатнаме . Он сдал вступительный экзамен в возрасте 11 лет и первый экзамен по искусству (эквивалентный сегодняшнему промежуточному экзамену, предуниверситетскому курсу ) со стипендией в возрасте 13 лет, заняв первое место в обоих школьных советах штата Андхра-Прадеш (ныне Совет средних школ штата Андхра-Прадеш) . Образование ) экзамен.

В 1902 году Раман поступил в Президентский колледж в Мадрасе (ныне Ченнаи ), куда его отца перевели преподавать математику и физику. В 1904 году он получил степень бакалавра в Мадрасском университете , где занял первое место и завоевал золотые медали по физике и английскому языку. В 18 лет, еще будучи аспирантом, он опубликовал свою первую научную статью «Несимметричные дифракционные полосы из-за прямоугольной апертуры» в британском журнале Philosophical Magazine в 1906 году. В 1907 году он получил степень магистра в том же университете. Его вторая статья, опубликованная в том же журнале в том же году, была посвящена поверхностному натяжению жидкостей. Это было рядом со статьей лорда Рэлея о чувствительности уха к звуку, и с этого лорд Рэлей начал общаться с Раманом, вежливо обращаясь к нему как «профессор» .

Зная о способностях Рамана, его учитель физики Ришард Ллевеллин Джонс настоял на том, чтобы он продолжил исследования в Англии. Джонс организовал физический осмотр Рамана с полковником (сэром Джеральдом) Гиффардом. Раман часто имел слабое здоровье и считался «слабаком». Осмотр показал, что он не выдержит суровых погодных условий Англии, инцидент, о котором он позже вспомнил, и сказал: «[Гиффард] осмотрел меня и подтвердил, что я умру от туберкулеза… если я поеду в Англию. "

Карьера

Старший брат Рамана Чандрасекхара Субрахманья Айяр присоединился к Индийской финансовой службе (ныне Индийская служба аудита и бухгалтерского учета ), самой престижной государственной службе в Индии. Не имея возможности учиться за границей, Раман последовал его примеру и получил квалификацию для Индийской финансовой службы, заняв первое место на вступительных экзаменах в феврале 1907 года. В июне 1907 года он был отправлен в Калькутту (ныне Калькутта) в качестве помощника главного бухгалтера. Именно там он был очень впечатлен Индийской ассоциацией развития науки (IACS), первым исследовательским институтом, основанным в Индии в 1876 году. Он сразу же подружился с Асутошем Деем, который в конечном итоге стал его пожизненным сотрудником, Амритой Лал Сиркар, основателем и секретарем IACS, и Ашутош Мукерджи , исполнительный член института и вице-канцлер Калькуттского университета . При их поддержке он получил разрешение проводить исследования в IACS в свое время даже «в очень необычные часы», как позже вспоминал Раман. До того времени институт еще не нанимал постоянных исследователей и не выпускал научных работ. Статья Рамана «Кольца Ньютона в поляризованном свете», опубликованная в Nature в 1907 г., стала первой статьей института. Эта работа вдохновила IACS на публикацию журнала « Бюллетень Индийской ассоциации развития науки» в 1909 году, в котором Раман внес основной вклад.

В 1909 году Раман был переведен в Рангун , Британская Бирма (ныне Мьянма ), чтобы занять должность валютного офицера. Всего через несколько месяцев ему пришлось вернуться в Мадрас, так как его отец умер от болезни. Последующая смерть отца и похоронные ритуалы вынудили его оставаться там до конца года. Вскоре после того, как он возобновил свою работу в Рангуне, в 1910 году его перевели обратно в Индию в Нагпур , штат Махараштра. Еще до того, как он проработал год в Нагпуре, в 1911 году его повысили до генерального бухгалтера и снова отправили в Калькутту.

С 1915 года Калькуттский университет начал направлять ученых-исследователей под руководством Рамана в IACS. Его первым учеником был Судхангсу Кумар Банерджи (который позже стал генеральным директором обсерваторий Метеорологического департамента Индии ), аспирант Ганеша Прасада . Со следующего года этому примеру последовали и другие университеты, в том числе Университет Аллахабада , Рангунский университет , Королевский колледж Индора, Институт науки Нагпура , Колледж Кришнатха и Мадрасский университет. К 1919 году Раман руководил более чем дюжиной студентов. После смерти Сиркара в 1919 году Раман получил две почетные должности в IACS: почетный профессор и почетный секретарь. Он назвал этот период «золотой эрой» своей жизни.

Раман был выбран Калькуттским университетом на должность профессора физики Palit , должность, учрежденная после благотворителя сэра Таракнатха Палита в 1913 году. Сенат университета произвел назначение 30 января 1914 года, как записано в протоколе собрания:

На заседании Сената 30 января 1914 г. были произведены следующие назначения на должности профессоров Palit: д-р П.С. Рэй и г-н К.В. Раман, Массачусетс... Назначение каждого профессора должно быть постоянным. Профессор освобождает свою должность по достижении шестидесятилетнего возраста.

До 1914 года Ашутош Мукерджи приглашал Джагадиша Чандра Бозе занять этот пост, но Бозе отказался. В качестве второго выбора Раман стал первым профессором физики Palit, но его отложили, чтобы занять эту должность, поскольку разразилась Первая мировая война . Только в 1917 году, когда он поступил в Раджабазарский научный колледж , кампус, созданный Калькуттским университетом в 1914 году, он стал полноправным профессором. Он неохотно ушел в отставку с должности государственного служащего после десяти лет службы, что было описано как «высшая жертва», поскольку его зарплата как профессора в то время составляла примерно половину его зарплаты. Но в его пользу условия как профессора были прямо указаны в отчете о его поступлении в университет, в котором говорилось:

Принятие г-ном CV Raman должности профессора сэра TN Palit при условии, что ему не потребуется выезжать из Индии... Сообщается, что г-н CV Raman присоединился к своему назначению профессором физики Palit с 2.7.17... Г-н Raman сообщил, что от него не потребуется выполнять какую-либо преподавательскую работу в классах магистратуры и магистратуры в ущерб его собственным исследованиям или помощи продвинутым студентам в их исследованиях.

Против назначения Рамана профессором Palit категорически возражали некоторые члены Сената Калькуттского университета, особенно иностранные члены, поскольку у него не было докторской степени и он никогда не учился за границей. В качестве своего рода опровержения Мукерджи устроил почетную степень доктора наук , которую Калькуттский университет присвоил Раману в 1921 году. В том же году он посетил Оксфорд, чтобы прочитать лекцию на Конгрессе университетов Британской империи. К тому времени он заработал довольно хорошую репутацию, и его хозяевами были лауреаты Нобелевской премии Дж. Дж. Томсон и лорд Резерфорд . После своего избрания членом Королевского общества в 1924 году Мукерджи спросил его о его планах на будущее, на что он ответил: «Конечно, Нобелевская премия». В 1926 году он основал Индийский журнал физики и выступил в качестве первого редактора. Во втором томе журнала была опубликована его знаменитая статья «Новое излучение», сообщающая об открытии эффекта комбинационного рассеяния .

Рамана сменил Дебендра Мохан Бозе на посту профессора Palit в 1932 году. После своего назначения директором Индийского института науки (IISc) в Бангалоре он покинул Калькутту в 1933 году. Махараджа Кришнараджа Вадияр IV , король Майсура, Джамсетджи Тата и Наваб сэр Мир Осман Али Хан , низам Хайдарабада , пожертвовал земли и средства для Индийского института науки в Бангалоре. Вице -король Индии лорд Минто одобрил учреждение в 1909 году, и британское правительство назначило его первым директором Морриса Трэверса . Раман стал четвертым режиссером и первым индийским режиссером. Во время своего пребывания в IISc он нанял Г. Н. Рамачандрана , который впоследствии стал выдающимся рентгеновским кристаллографом . Он основал Индийскую академию наук в 1934 году и начал издавать академический журнал Proceedings of the Indian Academy of Sciences ( позже разделенный на Proceedings — Mathematical Sciences , Journal of Chemical Sciences и Journal of Earth System Science ). Примерно в это же время было создано Калькуттское физическое общество, концепцию которого он инициировал в начале 1917 года.

Вместе со своим бывшим учеником Панчапакешей Кришнамурти Раман основал компанию Travancore Chemical and Manufacturing Co. Ltd. в 1943 году. Компания, переименованная в TCM Limited в 1996 году, была одним из первых производителей органических и неорганических химикатов в Индии. В 1947 году новым правительством независимой Индии Раман был назначен первым национальным профессором.

Раман ушел из IISC в 1948 году и год спустя основал Исследовательский институт Рамана в Бангалоре. Он был его директором и оставался там до своей смерти в 1970 году.

Научный вклад

Диаграмма уровней энергии, показывающая состояния, связанные с рамановским сигналом
Раман на церемонии вручения Нобелевской премии 1930 года с другими лауреатами, слева направо CV Раман (физика), Ганс Фишер (химия), Карл Ландштейнер (медицина) и Синклер Льюис (литература)

Музыкальный звук

Одним из интересов Рамана была научная основа музыкальных звуков. Он был вдохновлен книгой Германа фон Гельмгольца « Ощущения звука» , книгой, с которой он столкнулся, когда присоединился к IACS. Он много публиковал свои открытия в период с 1916 по 1921 год. Он разработал теорию поперечной вибрации смычковых струнных инструментов , основанную на суперпозиции скоростей. Одно из его первых исследований было о волчьем тоне в скрипках и виолончелях. Он изучал акустику различных скрипичных и связанных с ними инструментов, в том числе индийских струнных инструментов, и водяных брызг. Он даже провел то, что назвал «Экспериментами с механическими скрипками».

Раман также изучал уникальность индийских барабанов. Его анализ гармонической природы звуков табла и мридангам был первым научным исследованием индийских перкуссий. Он написал критическое исследование колебаний струны фортепиано , известное как теория Кауфмана. Во время своего краткого визита в Англию в 1921 году ему удалось изучить, как звук распространяется в Шепчущей галерее купола собора Святого Павла в Лондоне, производя необычные звуковые эффекты. Его работа по акустике была важной прелюдией, как экспериментально, так и концептуально, к его более поздним работам по оптике и квантовой механике .

Синий цвет моря

Раман в своем расширяющемся предприятии в области оптики начал исследовать рассеяние света, начиная с 1919 года. Его первым феноменальным открытием в физике света был синий цвет морской воды . Во время путешествия домой из Англии на борту парохода «Наркунда» в сентябре 1921 года он созерцал голубой цвет Средиземного моря . Используя простую оптическую аппаратуру, карманный спектроскоп и призму Николя в руке, он изучал морскую воду. Из нескольких гипотез о цвете моря, выдвинутых в то время, лучшим объяснением была гипотеза лорда Рэлея в 1910 году, согласно которой «темно-синий цвет глубокого моря, которым восхищаются, не имеет ничего общего с цветом вода, а просто синева неба, увиденная в отражении». Рэлей правильно описал природу голубого неба явлением, теперь известным как Рэлеевское рассеяние , рассеяние света и преломление частицами в атмосфере. Его объяснение голубого цвета воды было инстинктивно принято за правильное. Раман мог видеть воду с помощью призмы Николя, чтобы избежать влияния солнечного света, отраженного поверхностью. Он описал, как море кажется еще более синим, чем обычно, что противоречит Рэлею.

Как только SS Narkunda пришвартовался в Бомбейской гавани (ныне Мумбайская гавань ), Раман закончил статью «Цвет моря», которая была опубликована в ноябрьском номере журнала Nature за 1921 год . Он отметил, что объяснение Рэлея «сомнительно с точки зрения простого способа наблюдения» (с использованием призмы Николя). Как он думал:

Глядя вниз в воду с николом перед глазом, чтобы отсечь поверхностные отражения, можно было увидеть, как след солнечных лучей входит в воду и в силу перспективы кажется сходящимся к точке на значительной глубине внутри нее. Возникает вопрос: что преломляет свет и делает его прохождение видимым? Интересная возможность, которую следует рассмотреть в этой связи, состоит в том, что дифрагирующие частицы могут быть, по крайней мере частично, самими молекулами воды.

Титульный лист книги Рамана о молекулярной дифракции света (1922 г.)
Титульный лист книги Рамана о молекулярной дифракции света (1922 г.)


Добравшись до Калькутты, он попросил своего студента К. Р. Раманатана из Университета Рангуна провести дальнейшие исследования в IACS. К началу 1922 года Раман пришел к выводу, как он сообщил в Proceedings of the Royal Society of London :

В этой статье предлагается отстаивать совершенно иную точку зрения, что в этом явлении, как и в параллельном случае цвета неба, молекулярная дифракция определяет наблюдаемую светимость и в значительной мере также ее цвет. В качестве необходимой подготовки к обсуждению будут представлены теоретические расчеты и экспериментальные наблюдения интенсивности молекулярного рассеяния в воде.

Верный своим словам, Раманатан опубликовал подробное экспериментальное открытие в 1923 году. Его последующее исследование Бенгальского залива в 1924 году предоставило полные доказательства. В настоящее время известно, что собственный цвет воды в основном объясняется избирательным поглощением более длинных волн света в красной и оранжевой областях спектра из -за обертонов поглощающих инфракрасное излучение ОН (кислород и водород в сочетании) мод растяжения воды. молекулы.

Рамановский эффект

Фон

Вторым важным открытием Рамана в области рассеяния света был новый тип излучения, одноименное явление, названное эффектом Рамана. Обнаружив природу рассеяния света, вызывающего синий цвет воды, он сосредоточился на принципе, лежащем в основе этого явления. Его эксперименты в 1923 году показали возможность образования других световых лучей в дополнение к падающему лучу , когда солнечный свет фильтруется через фиолетовое стекло в некоторых жидкостях и твердых телах. Раманатан считал, что это был случай «следа флуоресценции ». В 1925 г. новый научный сотрудник К. С. Кришнан отметил теоретические предпосылки существования дополнительной линии рассеяния помимо обычного поляризованного упругого рассеяния при рассеянии света через жидкость. Он назвал это явление «слабой флуоресценцией». Но теоретические попытки обосновать это явление следующие два года оказались совершенно тщетными.

Главным толчком стало открытие эффекта Комптона . Артур Комптон из Вашингтонского университета в Сент-Луисе в 1923 году нашел доказательства того, что электромагнитные волны также можно описать как частицы. К 1927 году это явление было широко признано учеными, в том числе Раманом. Когда в декабре 1927 года было объявлено о присуждении Комптону Нобелевской премии по физике , Раман в экстазе сказал Кришнану:

"Прекрасные новости... действительно очень приятные. Но послушайте, Кришнан. Если это верно в отношении рентгеновских лучей, то это должно быть верно и в отношении Света. Я всегда так думал. Должен существовать оптический аналог эффекта Комптона. Мы должны продолжайте его, и мы на правильном пути. Он должен быть найден. Нобелевская премия должна быть получена».

Но источник вдохновения пошел дальше. Как позже вспоминал Комптон, «вероятно, именно дебаты в Торонто привели его к открытию эффекта Рамана два года спустя». Дебаты в Торонто касались обсуждения существования кванта света на собрании Британской ассоциации содействия развитию науки, состоявшемся в Торонто в 1924 году. Там Комптон представил свои экспериментальные результаты, которые Уильям Дуэйн из Гарвардского университета опроверг со своими собственными доказательствами того, что свет была волна. Раман встал на сторону Дуэйна и сказал: «Комптон, ты очень хороший спорщик, но правда не в тебе».

Эксперименты по рассеянию

Ранний рамановский спектр бензола , опубликованный Раманом и Кришнаном.

Кришнан начал эксперимент в начале января 1928 года. 7 января он обнаружил, что независимо от того, какую чистую жидкость он использовал, она всегда вызывала поляризованную флуоресценцию в видимом спектре света . Когда Раман увидел результат, он был удивлен, почему он никогда не наблюдал такого явления все эти годы. Той ночью он и Кришнан назвали новое явление «модифицированным рассеянием» со ссылкой на эффект Комптона как немодифицированное рассеяние. 16 февраля они отправили в Nature рукопись под названием «Новый тип вторичного излучения», которая была опубликована 31 марта.

28 февраля 1928 г. они получили спектры модифицированного рассеяния отдельно от падающего света . Из-за сложности измерения длины волны света они полагались на визуальное наблюдение цвета, создаваемого солнечным светом через призму. Раман изобрел тип спектрографа для обнаружения и измерения электромагнитных волн. Ссылаясь на изобретение, Раман позже заметил: «Когда я получил Нобелевскую премию, я потратил едва ли 200 рупий на свое оборудование», хотя было очевидно, что его общие расходы на весь эксперимент были намного больше. С этого момента они могли использовать прибор, использующий монохроматический свет ртутной дуговой лампы , который проникал через прозрачный материал и падал на спектрограф для записи его спектра. Теперь линии рассеяния можно было измерить и сфотографировать.

Объявление

В тот же день Раман сделал заявление для прессы. Ассошиэйтед Пресс Индии сообщило об этом на следующий день, 29 февраля, как «Новая теория излучения: открытие профессора Рамана». Он рассказывал историю так:

Профессор К. В. Раман, FRS, из Калькуттского университета, сделал открытие, которое обещает иметь фундаментальное значение для физики... Новое явление демонстрирует еще более поразительные черты, чем те, что были обнаружены профессором Комптоном с помощью рентгеновских лучей. Основная наблюдаемая особенность состоит в том, что при возбуждении вещества светом одного цвета атомы, содержащиеся в нем, излучают свет двух цветов, один из которых отличается от возбуждающего цвета и находится ниже по спектру. Удивительно то, что измененный цвет совершенно не зависит от природы используемого вещества.

Новость была опубликована The Statesman 1 марта под заголовком «Рассеяние света атомами — новое явление — открытие калькуттского профессора». Раман представил журналу Nature отчет из трех абзацев об открытии 8 марта, который был опубликован 21 апреля. Фактические данные были отправлены в тот же журнал 22 марта и опубликованы 5 мая. Раман представил официальное и подробное описание как «Новое излучение» на собрании Южно-индийской научной ассоциации в Бангалоре 16 марта. Его лекция была опубликована в Indian Journal of Physics 31 марта. В этот день тысяча экземпляров бумажного репринта была разослана ученым в разные страны.

Прием и результат

Некоторые физики, особенно французские и немецкие, поначалу скептически отнеслись к подлинности открытия. Георг Йоос из Йенского университета им. Фридриха Шиллера спросил Арнольда Зоммерфельда из Мюнхенского университета : «Считаете ли вы, что работа Рамана по оптическому эффекту Комптона в жидкостях надежна?... Резкость рассеянных линий в жидкостях кажется мне сомнительной. ". Затем Зоммерфельд попытался воспроизвести эксперимент, но потерпел неудачу. 20 июня 1928 года Питер Прингсхейм из Берлинского университета смог успешно воспроизвести результаты Рамана. Он был первым, кто использовал термины Ramanefekt и Linien des Ramanefekts в своих статьях, опубликованных в последующие месяцы. Сразу же последовало использование английских версий, «эффект комбинационного рассеяния» и «линий комбинационного рассеяния».

Помимо того, что это само по себе новое явление, эффект Рамана был одним из самых ранних доказательств квантовой природы света . Роберт В. Вуд из Университета Джона Хопкинса был первым американцем, подтвердившим эффект комбинационного рассеяния света в начале 1929 года. из долгого и терпеливого исследования Раманом явления светорассеяния является одним из наиболее убедительных доказательств квантовой теории». Область рамановской спектроскопии была основана на этом явлении, и Эрнест Резерфорд , президент Королевского общества , упомянул его в своем вручении рамановской медали Хьюза в 1930 году как «среди трех или четырех лучших открытий в экспериментальной физике в 1930 году». последнее десятилетие».

Раман был уверен, что получит и Нобелевскую премию по физике, но был разочарован, когда Нобелевская премия досталась Оуэну Ричардсону в 1928 году и Луи де Бройлю в 1929 году. Он был настолько уверен в получении премии в 1930 году, что заказал билеты в Июль, хотя награды должны были быть объявлены в ноябре. Он просматривал ежедневную газету в поисках объявления о призе и выбрасывал ее, если в ней не было новостей. В конце концов, в том же году он выиграл.

Более поздние работы

Раман был связан с индуистским университетом Бенарас в Варанаси . Он присутствовал на церемонии основания BHU и читал лекции по математике и «Некоторые новые пути в физике» во время серии лекций, организованных в университете с 5 по 8 февраля 1916 года. Он также занимал должность постоянного приглашенного профессора.

Вместе с Сури Бхагавантам он определил спин фотонов в 1932 году, что еще больше подтвердило квантовую природу света. Вместе с другим студентом, Нагендрой Натхом, он дал правильное теоретическое объяснение акустооптического эффекта (рассеяние света звуковыми волнами) в серии статей, результатом которых стала знаменитая теория Рамана-Натха. Модуляторы и системы коммутации, основанные на этом эффекте, позволили использовать компоненты оптической связи на основе лазерных систем.

Другие проведенные им исследования включали экспериментальные и теоретические исследования дифракции света на акустических волнах ультразвуковых и гиперзвуковых частот, а также исследования влияния рентгеновских лучей на инфракрасные колебания в кристаллах, подвергнутых воздействию обычного света, которые были опубликованы между 1935 и 1942 годами. .

В 1948 г., изучая спектроскопическое поведение кристаллов, он по-новому подошел к фундаментальным проблемам динамики кристаллов. Он занимался структурой и свойствами алмаза с 1944 по 1968 год, структурой и оптическими свойствами многочисленных радужных веществ, включая лабрадорит , жемчужный полевой шпат , агат , кварц , опал и жемчуг в начале 1950-х годов. Среди других его интересов были оптика коллоидов , электрическая и магнитная анизотропия . Его последние интересы в 1960-х годах были связаны с биологическими свойствами, такими как цвет цветов и физиология человеческого зрения .

Личная жизнь

Раман женился на Локасундари Аммале (1892–1980) 6 мая 1907 года. Это был добровольный брак, и его жене было 13 лет. Его жена позже в шутку рассказала, что их брак был связан не столько с ее музыкальным мастерством (она играла на вине , когда они впервые встретились), сколько с «дополнительным пособием, которое финансовый департамент давал своим женатым офицерам». Дополнительная надбавка относится к дополнительным 150 индийским рупиям для женатых офицеров в то время. Вскоре после того, как они переехали в Калькутту в 1907 году, супругов обвинили в обращении в христианство. Это произошло потому, что они часто посещали церковь Святого Иоанна в Калькутте, поскольку Локасундари был очарован церковной музыкой, а Раман - акустикой.

У них было два сына, Чандрасекар Раман и Венкатраман Радхакришнан , радиоастроном . Раман приходился дядей по отцовской линии Субрахманьяну Чандрасекару , лауреату Нобелевской премии по физике 1983 года.

На протяжении всей своей жизни Раман собирал обширную личную коллекцию камней, минералов и материалов с интересными светорассеивающими свойствами, которые он получил во время своих путешествий по миру и в качестве подарков. Он часто носил с собой небольшой ручной спектроскоп для изучения образцов. Они вместе с его спектрографом выставлены в IISc.

Лорд Резерфорд сыграл важную роль в некоторых из самых поворотных моментов жизни Рамана. Он номинировал Рамана на Нобелевскую премию по физике в 1930 году, вручил ему медаль Хьюза как президенту Королевского общества в 1930 году и рекомендовал его на должность директора IISc в 1932 году.

Раман был одержим Нобелевской премией. В своем выступлении в Калькуттском университете он сказал: «Я не польщен оказанной мне честью [Членство в Королевском обществе в 1924 году]. Это небольшое достижение. Если есть что-то, к чему я стремлюсь, так это это Нобелевская премия. Вы обнаружите, что я получу ее через пять лет». Он знал, что, если он получит Нобелевскую премию, он не может ждать объявления Нобелевского комитета, которое обычно делается ближе к концу года, учитывая время, необходимое для того, чтобы добраться до Швеции морским путем. Он с уверенностью заказал два билета, один для своей жены, на пароход в Стокгольм в июле 1930 года. Вскоре после того, как он получил Нобелевскую премию, в интервью его спросили о возможных последствиях, если бы он обнаружил эффект комбинационного рассеяния раньше, который он ответил: «Тогда я должен был разделить Нобелевскую премию с Комптоном, и мне это не понравилось бы; я бы предпочел получить ее целиком».

Религиозные взгляды

Хотя Раман почти не говорил о религии, он был открытым агностиком , но возражал против того, чтобы его называли атеистом. На его агностицизм в значительной степени повлиял агностицизм его отца, который придерживался философии Герберта Спенсера , Чарльза Брэдло и Роберта Г. Ингерсолла . Он возмущался традиционными индуистскими ритуалами , но не отказывался от них в семейных кругах. На него также повлияла философия Адвайта Веданты . Традиционный пагри (индийский тюрбан) с пучком внизу и упанаяна (индуистский священный шнур) были его фирменной одеждой. Хотя в культуре Южной Индии не было принято носить тюрбан, он объяснил свою привычку так: «О, если бы я не носил тюрбан, у меня распухла бы голова. Вы все так меня хвалите, и мне нужен тюрбан, чтобы сдерживать свое эго. " Он даже объяснил свой тюрбан признанием, которое он получил во время своего первого визита в Англию, в частности, от Дж. Дж. Томсона и лорда Резерфорда. Однажды в публичном выступлении он сказал:

Нет ни рая, ни сварги , ни ада, ни перерождения, ни реинкарнации , ни бессмертия. Единственное, что верно, это то, что человек рождается, живет и умирает. Поэтому он должен прожить свою жизнь правильно.

На дружеской встрече с Махатмой Ганди и Гилбертом Рамом, немецким зоологом, разговор зашел о религии. Говорил Раман,

Я отвечу на ваш вопрос [Рама]. Если есть Бог, мы должны искать его во Вселенной. Если его нет, то его и искать не стоит... Растущие открытия в науке астрономии и физике кажутся все новыми и новыми откровениями Бога.

На смертном одре он сказал своей жене: «Я верю только в Духа Человеческого» и попросил о его похоронах: «Просто чистая и простая кремация для меня, без чепухи, пожалуйста».

Смерть

В конце октября 1970 года у Рамана случилась остановка сердца , и он потерял сознание в своей лаборатории. Его перевезли в больницу, где врачи диагностировали его состояние и заявили, что он не протянет еще четыре часа. Однако он пережил несколько дней и попросил остаться в садах своего института в окружении своих последователей.

За два дня до смерти Раман сказал одному из своих бывших студентов: «Не позволяйте журналам Академии умирать, ибо они являются чувствительными индикаторами качества науки, которая делается в стране, и того, приживается ли наука в ней». или нет." В тот же вечер Раман встретился с правлением своего института в своей спальне и обсудил с ними судьбу руководства института. Он также пожелал, чтобы его жена провела простую кремацию без каких-либо ритуалов после его смерти. Он умер естественной смертью рано утром 21 ноября 1970 года в возрасте 82 лет.

Узнав о смерти Рамана, премьер-министр Индира Ганди публично объявила, сказав:

Страна, палата [парламента] и каждый из нас будут оплакивать смерть доктора К.В. Рамана. Он был величайшим ученым современной Индии и одним из величайших умов нашей страны за всю ее долгую историю. Его разум был подобен бриллианту, который он изучал и объяснял. Дело его жизни состояло в том, чтобы пролить свет на природу света, и мир во многом чтил его за новое знание, которое он приобрел для науки.

Споры

Нобелевская премия

Независимое открытие

В 1928 году Григорий Ландсберг и Леонид Мандельштам из Московского государственного университета независимо друг от друга открыли эффект комбинационного рассеяния. Они опубликовали свои выводы в июльском номере Naturwissenschaften и представили их на Шестом съезде Российской ассоциации физиков, проходившем в Саратове с 5 по 16 августа. В 1930 году они были номинированы на Нобелевскую премию вместе с Раманом. Однако, согласно Нобелевскому комитету: (1) русские не пришли к независимой интерпретации своего открытия, поскольку цитировали статью Рамана; (2) они наблюдали эффект только в кристаллах, тогда как Раман и Кришнан наблюдали его в твердых телах, жидкостях и газах и тем самым доказали универсальный характер эффекта; (3) проблемы, связанные с интенсивностью рамановских и инфракрасных линий в спектрах, были объяснены в течение предыдущего года; (4) метод комбинационного рассеяния с большим успехом применялся в различных областях молекулярной физики; и (5) эффект Рамана эффективно помог проверить свойства симметрии молекул и, таким образом, проблемы, связанные с ядерным спином в атомной физике.

Нобелевский комитет предложил Шведской королевской академии наук только имя Рамана для присуждения Нобелевской премии. Позже появились доказательства того, что русские открыли это явление раньше, за неделю до открытия Рамана и Кришнана. Согласно письму Мандельштама ( Оресту Хвольсону ), русский наблюдал спектральную линию 21 февраля 1928 года.

Роль Кришнана

Кришнан не был номинирован на Нобелевскую премию, хотя был главным исследователем в открытии эффекта комбинационного рассеяния. Он один первым заметил новое рассеяние. Кришнан был соавтором всех научных статей об открытии в 1928 году, кроме двух. Он один написал все последующие исследования. Сам Кришнан никогда не заявлял, что достоин награды. Но позже Раман признал, что одним из первооткрывателей был Кришнан. Однако он оставался открыто враждебным по отношению к Кришнану, что последний назвал «величайшей трагедией в моей жизни». После смерти Кришнана Раман сказал корреспонденту The Times of India : «Кришнан был величайшим шарлатаном, которого я знал, и всю свою жизнь он маскировался под мантией чужого открытия».

Споры о Рамане и Борне

С октября 1933 г. по март 1934 г. Макс Борн работал в IISc в качестве доцента по теоретической физике по приглашению Рамана в начале 1933 г. Борн в то время был беженцем из нацистской Германии и временно работал в колледже Святого Иоанна в Кембридже . С начала 20 века Борн разработал теорию динамики решетки , основанную на тепловых свойствах. Свою теорию он представил на одной из лекций в IISc. К тому времени Раман разработал другую теорию и утверждал, что теория Борна противоречит экспериментальным данным. Их спор длился десятилетиями.

В этом споре Борн получил поддержку большинства физиков, поскольку его точка зрения оказалась лучшим объяснением. Теория Рамана обычно считалась частично актуальной. Помимо интеллектуальных дебатов, их соперничество распространилось на личный и социальный уровни. Позже Борн сказал, что Раман, вероятно, считал его «врагом». Несмотря на растущее количество доказательств теории Борна, Раман отказался уступить. Как редактор журнала Current Science он отклонял статьи, поддерживающие теорию Борна. Борн несколько раз номинировался на Нобелевскую премию именно за вклад в теорию решеток и, в конце концов, получил ее за свои статистические работы по квантовой механике в 1954 году. Счет был написан как «запоздалая Нобелевская премия».

Индийские власти

Раман испытывал отвращение к тогдашнему премьер-министру Индии Джавахарлалу Неру и политике Неру в отношении науки. Однажды он разбил об пол бюст Неру. В другом он разбил молотком свой медальон Бхарат Ратна , подаренный ему правительством Неру. Он публично высмеял Неру, когда тот в 1948 г. посетил НИИ комбинационного рассеяния света. Там они выставили на ультрафиолетовый свет кусок золота и меди. Неру обманом заставили поверить в то, что медь, которая светится ярче, чем любой другой металл, является золотом. Раман тут же заметил: «Господин премьер-министр, не все то золото, что блестит».

В том же случае Неру предложил Раману финансовую помощь своему институту, от которой Раман категорически отказался, ответив: «Я определенно не хочу, чтобы это стало еще одной государственной лабораторией». Раман был особенно против контроля правительства над исследовательскими программами, такими как создание Центра атомных исследований Бхабха (BARC), Организации оборонных исследований и разработок (DRDO) и Совета научных и промышленных исследований (CSIR). Он по-прежнему враждебно относился к людям, связанным с этими заведениями, включая Хоми Дж. Бхабху , С. С. Бхатнагара и своего некогда любимого ученика Кришнана. Он даже назвал такие программы «эффектом Неру-Бхатнагара». В 1959 году Раман предложил создать еще один исследовательский институт в Мадрасе. Правительство Мадраса посоветовало ему обратиться за средствами к центральному правительству. Но Раман ясно предвидел, как он ответил К. Субраманиаму , тогдашнему министру финансового образования в Мадрасе, что его предложение правительству Неру «будет встречено отказом». Так закончился план.

Раман описал руководство AICC как «большую тамашу » (драму или зрелище), которое просто продолжало обсуждать вопросы без каких-либо действий. Что касается проблем с продовольственными ресурсами в Индии, то он посоветовал правительству: «Мы должны перестать размножаться, как свиньи, и вопрос решится сам собой».

Индийская академия наук

Индийская академия наук родилась в результате конфликтов во время процедур предложения национальной научной организации по аналогии с Королевским обществом. В 1933 году Ассоциация Индийского научного конгресса (ISCA), в то время крупнейшая научная организация, планировала создать национальный научный орган, который будет уполномочен консультировать правительство по научным вопросам. Сэр Ричард Грегори , в то время редактор журнала Nature, во время своего визита в Индию предложил Раману как редактору журнала Current Science основать Индийскую академию наук. Раман придерживался мнения, что это должно быть исключительно индийское членство, в отличие от общего мнения о том, что должны быть включены британские члены. Он решил: «Как может индийская наука процветать под опекой академии, у которой есть собственный совет из 30 человек, 15 из которых являются британцами, из которых только двое или трое подходят для того, чтобы быть ее членами». 1 апреля 1933 г. он созвал отдельное собрание южноиндийских ученых. Он и Субба Рао официально ушли из ISCA.

Раман зарегистрировал новую организацию как Индийскую академию наук 24 апреля в Регистраторе обществ. Это было предварительное название, которое было изменено на Королевское общество Индии после одобрения Королевской хартии . Правительство Индии не признало его в качестве официального национального научного органа, поэтому 7 января 1935 года ICSA создал отдельную организацию под названием Национальный институт наук Индии (но снова был преобразован в Индийскую национальную академию наук в 1970 году ) . INSA возглавляли главные соперники Рамана, в том числе Мегнад Саха , Бхабха, Бхатнагар и Кришнан.

Индийский институт науки

Раман сильно поссорился с властями Индийского института науки (IISc). Его обвиняли в необъективном развитии физики при игнорировании других областей. Ему не хватало дипломатичности по отношению к другим коллегам, о чем вспоминал С. Рамасешан , его племянник, а позже директор IISc, говоря: «Раман вошел туда, как слон в посудную лавку». Он хотел исследований в области физики на уровне западных институтов, но за счет других областей науки. Макс Борн заметил: «Раман нашел сонное место, где очень мало работы выполнялось рядом очень хорошо оплачиваемых людей». На заседании Совета Кеннет Астон, профессор кафедры электротехники, резко раскритиковал Рамана и то, что Раман нанял Борна. Раман имел все намерения дать Борну полную должность профессора. Астон даже сделал личные нападки на Борна, назвав его кем-то, «кого отвергла его собственная страна, ренегатом и, следовательно, второсортным ученым, не подходящим для работы на факультете, не говоря уже о том, чтобы быть главой физического факультета. ."

В январе 1936 года Совет IISc создал контрольный комитет для наблюдения за поведением Рамана. Комитет под председательством Джеймса Ирвина , ректора и вице-канцлера Университета Сент-Эндрюс , сообщил в марте, что Раман злоупотребил средствами и полностью изменил « центр тяжести» на исследования в области физики, а также что предложение Борна в качестве профессора математической физики (которое уже было одобрено Советом в ноябре 1935 г.) было финансово невыполнимым. Совет предложил Раману два варианта: либо уйти из института с 1 апреля, либо уйти с поста директора и продолжить работу профессором физики; если он не сделал выбор, его должны были уволить. Раман склонялся к второму варианту.

Королевское общество

Казалось, Раман никогда не высоко ценил Братство Королевского общества. Он подал в отставку с поста члена 9 марта 1968 года, которую Совет Королевского общества принял 4 апреля. Однако точная причина не была задокументирована. Одной из причин могло быть возражение Рамана против обозначения «британских подданных» как одной из категорий стипендиатов. Особенно после обретения Индией независимости у Королевского общества были свои споры по этому поводу.

По словам Субрахманьяна Чандрасекара, The London Times однажды составила список стипендиатов, в котором Раман был опущен. Раман написал письмо и потребовал объяснений от Патрика Блэкетта , тогдашнего президента общества. Он был удручен ответом Блэкетта о том, что общество не играет никакой роли в газете. По словам Кришнана, другой причиной была неодобрительная рецензия, которую Раман получил на рукопись, которую он представил в Proceedings of the Royal Society . Это могли быть эти совокупные факторы, как Раман написал в своем заявлении об отставке и сказал: «Я принял это решение после тщательного рассмотрения всех обстоятельств дела. Я прошу принять мою отставку и исключить мое имя из списка. членов Общества».

Почести и награды

Бюст Чандрасекхара Венката Раман в саду Промышленно-технологического музея Бирла.

Раман был удостоен многих почетных докторских степеней и членов научных обществ. В Индии, помимо того, что он был основателем и президентом Индийской академии наук (FASc), он был членом Азиатского общества Бенгалии (FASB), а с 1943 года - членом фонда Индийской ассоциации развития науки. (ФИАС). В 1935 году он был назначен научным сотрудником Национального института наук Индии (FNI, ныне Индийская национальная академия наук) . Он был членом Немецкой академии в Мюнхене, Швейцарского физического общества в Цюрихе, Королевского философского общества Глазго , Королевской ирландской академии , Венгерской академии наук , Академии наук СССР , Оптического общества Америки , Минералогического общества Америки , Румынской академии наук , Кетгутового акустического общества Америки и Чехословацкой академии наук. наук .

В 1924 году он был избран членом Королевского общества . Однако он ушел из стипендии в 1968 году по неизвестным причинам, став единственным индийским FRS, когда-либо сделавшим это.

Он был президентом 16-й сессии Индийского научного конгресса в 1929 году. Он был президентом-основателем Индийской академии наук с 1933 года до своей смерти. Он был членом Папской академии наук в 1961 году.

Награды

Посмертное признание и современные ссылки

  • Каждый год 28 февраля в Индии отмечается Национальный день науки в ознаменование открытия эффекта Рамана в 1928 году.
  • Почтовые марки с изображением Рамана были выпущены в 1971 и 2009 годах.
  • Дорога в столице Индии Нью-Дели носит название CV Raman Marg.
  • Район в восточном Бангалоре называется CV Raman Nagar .
  • Дорога, идущая к северу от комплекса национальных семинаров в Бангалоре, называется CV Raman Road.
  • Здание Индийского института науки в Бангалоре носит название Раман-билдинг.
  • Больница в восточном Бангалоре на высоте 80 футов. Рд. носит название госпиталя сэра К.В. Рамана.
  • Есть также резюме Рамана Нагара в Тричи , на его родине.
  • Раман , лунный кратер назван в честь CV Raman.
  • CV Raman Global University был основан в 1997 году.
  • В 1998 году Американское химическое общество и Индийская ассоциация развития науки признали открытие Рамана международным историческим химическим памятником в Индийской ассоциации развития науки в Джадавпуре, Калькутта, Индия. Надпись на памятной доске гласит:

    В этом институте сэр К.В. Раман обнаружил в 1928 г., что когда пучок цветного света входит в жидкость, часть света, рассеянного этой жидкостью, имеет другой цвет. Раман показал, что природа этого рассеянного света зависит от типа присутствующего образца. Другие ученые быстро поняли значение этого явления как аналитического и исследовательского инструмента и назвали его эффектом комбинационного рассеяния. Этот метод стал еще более ценным с появлением современных компьютеров и лазеров. Его текущее использование варьируется от неразрушающей идентификации минералов до раннего обнаружения опасных для жизни заболеваний. За свое открытие Раман был удостоен Нобелевской премии по физике в 1930 году.

  • Университет доктора CV Raman был основан в Чхаттисгархе в 2006 году.
  • 7 ноября 2013 года Google Doodle почтил Рамана к 125-летию со дня его рождения.
  • Научный центр Рамана в Нагпуре назван в честь сэра К.В. Рамана.
  • Доктор CV Raman University, Бихар, был основан в 2018 году.
  • Университет доктора CV Raman, Хандва, был основан в 2018 году.

В популярной культуре

Смотрите также

Примечания

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки