Efeito Raman

Oefeito Ramandescreve o fenômeno de espalhamento inelástico daluzatravés da matéria. Foi predito teoricamente em1923porA. Smekal.No entanto, a observação e interpretação correta foi feita pela primeira vez porC. V. RamaneK.S. Krishnantambém em 1923, naÍndia.Independente e simultaneamente naRússia,Grigory LandsbergeLeonid Mandelstamderam contribuições semelhantes, porém trabalhando comquartzo.

História

A dispersão Raman ou o efeito Raman é adispersão inelásticadosfótonspela matéria, o que significa que há uma troca de energia e uma mudança na direção da luz. Normalmente, isso envolve a energia vibracional sendo obtida por uma molécula à medida que os fótons incidentes de um laser visível são deslocados para uma energia mais baixa. Isso é chamado de dispersão normal de Stokes Raman. O efeito é explorado por químicos e físicos para obter informações sobre materiais para uma variedade de propósitos, realizando várias formas de espectroscopia Raman. Muitas outras variantes daespectroscopia Ramanpermitem que a energia rotacional seja examinada (se forem usadas amostras de gás) e osníveis de energiaeletrônica podem ser examinados se uma fonte deraios-Xfor usada além de outras possibilidades. São conhecidas técnicas mais complexas envolvendo lasers pulsados, múltiplos raios laser e assim por diante.

A luz tem uma certa probabilidade de ser espalhada por um material. Quando os fótons são dispersos, a maioria deles é elasticamente dispersa (espalhamento Rayleigh), de modo que os fótons dispersos têm a mesma energia (frequência,comprimento de ondae cor) que os fótons incidentes, mas com direção diferente. A dispersão de Rayleigh geralmente tem uma intensidade na faixa de 0,1% a 0,01% em relação à de uma fonte de radiação. Uma fração ainda menor dos fótons dispersos (aproximadamente 1 em 10 milhões) pode ser dispersada inelasticamente, com os fótons dispersos tendo uma energia diferente (geralmente menor) daquela dos fótons incidentes - esses são fótons dispersos Raman.Por causa da conservação de energia, o material ganha ou perde energia no processo.

Adispersão de Rayleighfoi descoberta e explicada noséculo XIX.O efeito Raman mais fraco recebeu o nome do cientista indianoChandrasekhara Venkata Raman,que o descobriu em 1928 com a ajuda de seu aluno K. S. Krishnan. Raman recebeu oprêmio Nobel de Físicaem 1930 por sua descoberta, embora Grigory Landsberg e Leonid Mandelstam observassem o efeito em cristais no mesmo ano que Raman. O efeito havia sido previsto teoricamente porAdolf Smekalem 1923.

Instrumentação

A espectroscopia Raman moderna quase sempre envolve o uso delaserscomo fonte deluz.Como os lasers foram desenvolvidos cerca de três décadas após a descoberta do efeito, Raman e Krishnan usaram umalâmpada de vapor de mercúrioeplacas fotográficaspara registrar espectros.Os espectros iniciais demoravam horas ou até dias para serem registrados devido ao uso de fontes de luz fracas, baixa sensibilidade dos detectores e seções fracas de dispersão Raman da maioria dos materiais. Os detectores modernos mais comuns sãodispositivos de carga acoplada(CCDs). Matrizes defotodiodosetubos fotomultiplicadoreseram comuns antes da adoção dos CCDs.

Aplicações

Aespectroscopia Ramanemprega o efeito Raman para análise de substâncias. O espectro da luz espalhada por Raman depende dos constituintes moleculares presentes e de seu estado, permitindo que o espectro seja usado para identificação e análise de materiais. A espectroscopia Raman é usada para analisar uma ampla gama de materiais, incluindo gases, líquidos e sólidos. Materiais altamente complexos, como, solos,carvão(biochar),organismos biológicos e tecido humano,também podem ser analisados ​​por espectroscopia Raman.