亚洲第一位诺贝尔物理学奖得主——拉曼.docx

《物理教学》2009年 12期亚洲第一位诺贝尔物理奖得主——拉曼河北内丘中学 侯建敏1921 年，印度的一位学者在英国皇家学会上做完研究报告，尔后取道地中海乘船回归祖国傍 晚，他站在甲板上，望着浩瀚的海水，习习的凉风扑 面而来，吹走了他旅途的劳累其他旅客也在甲板上漫步，其中一对 母子的对话引起了他的注意，不由地侧耳倾听妈妈，这个大海叫什么名字？”孩子看着湛蓝的海水，欢呼着妈妈不假思索地回答为什么叫地中海？”孩子半晌之后继续发问 “因为它夹在欧亚大陆和非洲大陆之间妈妈想了一会儿作答 “那它为什么是蓝色的？”孩子寻根究底年轻的母亲，被孩子问得一时语塞，只好把求助的目光投向了饶 有兴致的他他轻轻地拉着孩子的手，微笑着说：“海水之所以呈蓝 色，是因为它反射了天空的颜色这一解释出自以发现惰性气体而闻名于世的英国物理学家瑞利勋 爵 可是，在告别了那对母子后，他的心总是不踏实，总觉得自己 的解释不够充分，没有十足的信服力男孩的那颗好奇心、那双充满 探索精神的大眼睛和那些接二连三的 “为什么”，总是浮现在他的面 前，他的心灵受到了强烈的震撼 他回到加尔各答后，立即着手研 究海水为什么是蓝色的经过细致的研究和严密的推理，从光线散射 与水分子相互作用入手，证明出水分子对光线的散射使海水呈现出蓝 色的机理与大气分子散射太阳光而使天空呈现蓝色的机理完全一样。

他进一步研究，又在固体、气体和液体中分别发现了一种普遍存在的 光散射效应，为20 世纪初的科学界最终接受光的粒子说提供了有力 的证据1930 年，他走上了诺贝尔领奖台，成为印度历史、也是亚 洲历史上第一个获此殊荣的科学家他就是世界著名的物理学家—— 钱德拉塞卡拉■温卡达■拉曼(Chandrasekhara Venkata Raman)来之不易的物理学教授拉曼1888年11月7日出生于印度南部的特里奇诺波利父 亲是一位大学数学、物理教授，自幼对他进行科学启蒙教育，培养了 他对音乐和乐器的兴趣他天资出众， 16 岁大学毕业，以第一名的 成绩获得物理学金奖 1906年，他仅18 岁，就在英国著名科学杂志 《自然》上发表了论文，题目是《论光束的散射》 19 岁又以优异 成绩获得硕士学位他向伦敦剑桥大学申请进修并得到了批准，但因 为筹集不到赴英的路费，只好放弃这个难得的机会就这样,拉曼失 去了去英国作博士论文的机会独立前的印度，如果没有取得英国的 博士学位，就没有资格在科学文化界任职但会计行业是唯一的例外， 不需先到英国受训于是拉曼就报考财政部的考试以谋求职业，结果 获得第一名，被授予总会计助理的职务。

拉曼在财政部工作很出色，担负的责任也越来越重，但他并不想 沉浸在官场之中他念念不忘自己的科学目标，把业余时间全部用于 继续研究声学和乐器理论加尔各答有一所学术机构，叫印度科学教 育协会，里面有实验室，拉曼就在这里开展他的声学和光学研究经 过十年的努力，拉曼在没有高级科研人员指导的条件下，靠自己的努 力作出了一系列成果，也发表了许多论文，在当时科学界享有很高的 声誉1917 年加尔各答大学破例邀请他担任物理学教授，从此,他终 于能专心致力于自己热爱的科学研究了从“蓝色的追问”到“拉曼效应”他在加尔各答大学任教期间，仍在印度科学教育协会进行实验， 不断有学生、教师和访问学者到这里来向他学习、与他合作，这样， 逐渐形成了以他为核心的学术团体这时，加尔各答正在形成印度的 科学研究中心，加尔各答大学和拉曼小组在这里面成了众望所归的核 心他们的好多成果已经得到了国际上的认同1921 年，受英国皇 家学会的邀请，由拉曼代表加尔各答大学去讲学，在讲学完毕回国的 途中，发生了文章开头的一幕拉曼返回印度后，那个小孩“蓝色的追问”一直萦绕着他，他立 即在科学教育协会开展一系列的实验和理论研究，探索各种透明媒质 中光散射的规律。

许多人参加了这些研究这些人大多是学校的教师， 他们在休假日来到科学教育协会，和拉曼一起或在拉曼的指导下进行 光散射或其它实验，对拉曼的研究发挥了积极作用他们先是考察各 种媒质分子散射时所遵循的规律，选取不同的分子结构、不同的物态、 不同的压强和温度，甚至在临界点发生相变时进行散射实验终于证 明出水分子对光线的散射使海水呈现出蓝色的机理与大气分子散射 太阳光而使天空呈现蓝色的机理完全一样找到海水变蓝的原因之后 他并没有就此止步，1922 年，拉曼写了一本小册子总结了这项研究 成果，题名《光的分子散射》，书中系统地说明了自己的看法在最 后一章中，他提到用量子理论分析散射现象，认为进一步实验有可能 鉴别经典电磁理论和光量子1923年4月，他的学生之一拉玛纳桑(K.R.Ramanathan)第一次 观察到了光散射中颜色改变的现象实验是以太阳作光源，经紫色滤 光片后照射盛有纯水或纯酒精的烧瓶，然后从侧面观察，却出乎意料 地观察到了很弱的绿色成份拉玛纳桑不理解这一现象，把它看成是 由于杂质造成的二次辐射，和荧光类似因此，在论文中称之为“弱 荧光”然而拉曼不相信这是杂质造成的现象如果真是杂质的荧光， 在仔细提纯的样品中，应该能消除这一效应。

在以后的两年中，在拉曼的指导下，拉曼的另一名学生克利希南 (KSKrishnan)观测了经过提纯的65种液体的散射光，证明都有类 似的“弱荧光”，而且他还发现，颜色改变了的散射光是部分偏振的 众所周知，荧光是一种自然光，不具偏振性由此证明，这种波长变 化的现象不是荧光效应拉曼和他的学生们想了许多办法研究这一现象他们试图把散射 光拍成照片，以便比较，可惜没有成功他们用互补的滤光片，用大 望远镜的目镜配短焦距透镜将太阳聚焦，实验样品由液体扩展到固 体，坚持进行各种实验与此同时，拉曼也在追寻理论上的解释1924年拉曼到美国访 问，得知了当时不久前A.H.康普顿发现了康普顿效应，即X射线散 射后波长变长的效应而当时大家对康普顿效应都持一种怀疑的态 度拉曼从康普顿的发现得到了重要启示，后来他把自己的发现看成 是“康普顿效应的光学对应”拉曼这时已经认识到颜色有所改变、 比较弱又带偏振性的散射光是一种普遍存在的现象他参照康普顿效 应中的命名“变线” ，把这种新辐射称为： “变散射”( modified scattering)拉曼又进一步改进了滤光的方法，在蓝紫滤光片前再加 一道铀玻璃，使入射的太阳光只能通过更窄的波段，再用目测分光镜 观察散射光，竟发现展现的光谱在变散射和不变的入射光之间，隔有 一道暗区。

在 1928 年 2 月 28 日下午，这是一个值得纪念的一天拉曼决 定采用单色光作光源，找到了产生强散射的光源和溶液，他用水银灯 照射苯液体，做了一个非常漂亮的有判决意义的实验他从目测分光 镜看散射光，看到在蓝光和绿光的区域里，有两根以上的尖锐亮线 每一条入射谱线都有相应的散射射线一般情况，变散射线的频率比 入射线低，偶而也观察到比入射线频率高的散射线，但强度更弱些他观察到，每条原始入射谱线(频率为v )两侧对称地伴有频率为0v ±v (G = 1,2,3,…)的谱线，长波一侧的谱线称红伴线，短波一侧的谱0i线称紫伴线；频率差v与入射光频率v无关，而由散射物质的性质决i0定，每种散射物质都有自己特定的频率差这样拉曼也经历了和康普 顿类似的曲折，经过六七年的探索，这时他才作出明确的结论也就 现在的拉曼效应，即单色光在散射后频率会发生变化，频率的变化决定于散射物质的特性拉曼发现反常散射的消息很快就传遍了世界，在物理界引起了强 烈反响，许多实验室相继重复，证实并发展了他的结果这一发现， 很快就得到了公认 1928 年关于拉曼效应的论文就发表了 57 篇之 多拉曼效应为研究分子结构的提供了有力武器，为光的量子理 论提供了新的证据。

英国皇家学会正式称之为 “20 年代实验物理 学中最卓越的三四个发现之一 ”科学界对他的发现给予很高的评 价 1929 年被授予英国爵士爵位随后，他又获得英国皇家科学 院著名的休斯奖章1930 年诺贝尔物理学奖授予拉曼以表彰他研究了光的散射 和发现了拉曼效应拉曼大半生处于独立前的印度，竟取得了如此突 出的成就，实在令人钦佩所以他是印度人民的骄傲，是亚洲人民的 骄傲他的出现，打破了一直有欧美科学家垄断的诺贝尔物理学奖， 也为第三世界的科学家作出了榜样成功的教育家获奖之后的拉曼并没有停止科学探索的脚步，继续从事他热 爱的科研工作他深深得知道，科学的发展单靠他一人的力量是 不够的，于是他又积极地投身于教育事业中，他要为印度培养更 多更好的科技人才 1934 年，拉曼和其他学者一起创建了印度科 学院，并亲任第一任院长 1947 年，又创建拉曼研究所 他一直 立足于印度国内，发愤图强，艰苦创业，建立了有特色的科学研究中 心拉曼抓住分子散射这一课题是很有眼力的在他持续多年的 努力中，始终贯穿着一个思想，这就是：针对理论的薄弱环节， 坚持不懈地进行基础研究拉曼很重视发掘人才，从印度科学教 育协会到拉曼研究所，在他的周围总是不断涌现着一批批富有才 华的学生和合作者。

他还一直从事研究生的培养工作，并将其中 很多优秀人材输送到印度的许多重要岗位就以光散射这一课题 统计，在 30 年间，前后就有 66 名学者从他的实验室发表了 377 篇论文他对学生谆谆善诱，深受学生敬仰和爱戴 许多人在他 的榜样和成就的激励下，走上了科学研究的道路其中有著名的物理 学家沙哈（M.N.Saha）,还有和伟大的物理学家爱因斯坦一起提出物 质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态的玻色（ S.N.Bose 他为印度的 科学事业的发展立下了丰功伟绩拉曼爱好音乐，也很爱鲜花异石他甚至不惜耗去了他所 得的大部分奖金来研究金刚石的结构晚年致力于对花卉进行光 谱分析在他 80 寿辰时，出版了他的专集：《视觉生理学》 拉曼喜爱玫瑰胜于一切，他拥有一座玫瑰花园 1970年10 月21 日这位科学巨星陨落，享年 82 岁，全世界科学界为之悲痛 ,纷纷发 来吊唁,对他的离去表示沉痛的哀悼 按照他生前的意愿火葬于他 的玫瑰花园里，终日与他爱的喜爱的玫瑰相伴参考文献： [1] 杨建邺.诺贝尔奖获奖者的 100 个精彩故事 [M]. 武汉:武汉出 版社,2007[2] 彭龙富.蓝色的追问青年文摘(红版)J].2008, (10)[3] 百度百科[EB/OL].http://baike.baidu.eom/view/.htm, 2008.⑷雅虎知识堂/物理EB/OL].http://ask.koubei.eom/question/30.html,2007。