في عام 1986 ، تحت قيادة رئيس الوزراء راجيف غاندي ، أعلنت الحكومة الهندية 28 فبراير باعتبارها اليوم الوطني للعلوم لتكريم اكتشاف الدكتور رامان الرائد ، وهو تأثير رامان. في هذا اليوم من عام 1928 ، شارك رسميًا نتائجه مع المجتمع العلمي ، مما يمثل علامة فارقة كبيرة في الفيزياء.
ساعد اكتشافه العلماء على فهم كيف يتصرف الضوء عندما يمر عبر مواد مختلفة. يتم الاحتفال باليوم الوطني للعلوم كل عام لتكريم هذا الإنجاز وتشجيع الاهتمام بالعلوم والتكنولوجيا.
فاز الفيزيائي السير سي في رامان بجائزة نوبل في عام 1930 لإنشاء هذا الاكتشاف المهم.
باستخدام تجربة واضحة ، وجد رامان أنه عندما يمر الضوء عبر سائل ، يتغير جزء صغير من الضوء المبعثر.
سرعان ما أدرك العلماء هذا الاكتشاف باعتباره اختراقًا كبيرًا ، مما أدى إلى أكثر من 700 ورقة بحثية في غضون سبع سنوات فقط.
ما هو تأثير رامان ، ولماذا يهم؟ الأهم من ذلك ، من كان العقل الرائع وراء هذا الاكتشاف الرائد؟
رحلة رامان: باحث للعالم
ولد رامان في عام 1888 في تريشي (يسمى الآن تيروشيرابالي) ، في رئاسة مدراس ، إلى عائلة من علماء السنسكريتية.
عندما كان عمره 16 عامًا ، حصل على درجة البكالوريوس من كلية الرئاسة في مدراس ووضع المركز الأول في فصله.
في 18 عامًا فقط ، أثناء عمله على درجة الماجستير ، نشر ورقة بحثية في المجلة الفلسفية. كانت أول ورقة بحثية من كلية الرئاسة.
بسبب ضعف صحته ، لم يستطع الذهاب إلى الخارج لمزيد من الدراسات. لذلك ، في عام 1907 ، تزوج وانتقل إلى كلكتا ، حيث عمل كمساعد محاسب عام.
حتى أثناء العمل بدوام كامل كموظف مدني ، قضى رامان وقت فراغه في إجراء البحوث في الجمعية الهندية لزراعة العلوم (IACS).
ساعد رامان في جعل IACS أكثر شهرة من خلال إجراء بعض الأبحاث الحائزة على جوائز وإعطاء المظاهرات العامة الجذابة.
في التاسعة والعشرين من عمره ، غادر وظيفته في الخدمة المدنية وأصبح أستاذاً في كلية الرئاسة في كلكتا.
بحلول عام 1921 ، كانت السيرة الذاتية رامان معروفة جيدًا باسم عالم رائع ، سواء في الهند أو الخارج.
في تلك السنة ، سافر إلى إنجلترا لأول مرة. في طريق عودته ، قدم ملاحظة من شأنها أن تغير حياته وعالم العلم إلى الأبد.
بينما سافر عبر البحر الأبيض المتوسط ، اندهش رامان من لونه الأزرق العميق.
غير راضٍ عن الاعتقاد الشائع بأن لون البحر كان مجرد انعكاس للسماء ، أصبح أكثر فضولاً وقرر استكشاف المزيد.
سرعان ما اكتشف رامان أن اللون الأزرق في البحر لم يكن مجرد انعكاس للسماء ، كما يعتقد الكثير من الناس. بدلاً من ذلك ، وجد أن ضوء الشمس كان منتشراً بجزيئات صغيرة في الماء (جزيئات الماء). تسبب هذا الانتثار في انتشار الضوء الأزرق أكثر من ألوان أخرى ، مما يجعل البحر يظهر أزرقًا لأعيننا.
يتكون الماء من جزيئات صغيرة تسمى جزيئات الماء ، تتكون كل منها من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين واحدة (H₂O). تنضم هذه الجزيئات معًا لتشكيل ماء سائل أو صلب أو غازي.
فضوليًا حول كيفية انتشار الضوء ، قام رامان وفريقه في كالكوتا بالعديد من التجارب. أدى عملهم الشاق إلى اكتشاف مهم ، يسمى الآن تأثير رامان.
تأثير رامان
يحدث تأثير رامان عندما يمر الضوء عبر سائل ، ويتغير بعض الضوء المبعثر. يحدث هذا لأن الضوء يتفاعل مع الجزيئات في السائل ، مما يغير طاقته وطول الموجة. بعبارات بسيطة ، عندما يضرب الضوء جزيئات ، يتحول طول الموجة قليلاً ، مما يؤدي إلى هذا التغيير في اللون.
عندما يلبي الضوء كائنًا ، يمكن أن يرتد مرة أخرى (الانعكاس) أو الانحناء (الانكسار) أو يمر عبر (الإرسال).
يدرس العلماء كيفية نثر الضوء عن طريق التحقق مما إذا كان الجسيم الذي يضربه يمكن أن يغير طاقته. هذا يعني أنه عندما يتفاعل الضوء مع الجسيم ، فقد يكسب أو يفقد بعض الطاقة ، مما قد يغير طوله أو لونه قليلاً.
إليك طريقة بسيطة لفهمها:
– يتكون الضوء من حزم طاقة صغيرة تسمى الفوتونات.
– عندما يتفاعل الفوتون مع جزيء ، يمكن أن يكسب أو يفقد بعض الطاقة.
– يؤثر هذا التغيير في الطاقة على الطول الموجي للفوتون:
– المزيد من الطاقة → طول موجة أقصر (يتحرك نحو الضوء الأزرق).
– طاقة أقل → طول موجة أطول (يتحرك نحو الضوء الأحمر).
– ومع ذلك ، لا يتم إنشاء فوتونات جديدة أو تدميرها في هذه العملية – وهو نفس الفوتون يتحول فقط في الطاقة.
هذه هي الطريقة التي يتغير بها الضوء قليلاً عندما يتفاعل مع الجسيمات ، كما هو موضح في تأثير رامان.
شرح نثر الضوء وتحليل المواد
في تقريرهم الأول عن الطبيعة ، بعنوان “نوع جديد من الإشعاع الثانوي” ، شاركت CV Raman و KS Krishnan اكتشافها بعد دراسة 60 سائلًا مختلفًا. وجدوا أنه في كل حالة ، كان جزء صغير من الضوء المتناثر له لون مختلف عن الضوء الأصلي. أكد رامان أن هذه كانت ظاهرة عالمية تحتاج إلى الاعتراف بها.
أكد رامان في وقت لاحق هذه النتائج باستخدام مطياف وسجل القياسات الدقيقة. نشر هذه النتائج التفصيلية في المجلة الهندية للفيزياء في 31 مارس 1928.
الطيف هو أداة علمية تقسيم الضوء إلى ألوانها المختلفة (الطيف) لتحليل المواد بناءً على كيفية امتصاصها أو تنبعث منها. يساعد في تحديد العناصر ودراسة خصائص الضوء.
كان لاكتشاف CV Raman تأثير كبير في جميع أنحاء العالم ، متجاوزًا ما كان يقصده في البداية. في خطاب جائزة نوبل عام 1930 ، أوضح أن دراسة الضوء المتناثر تساعدنا على فهم الهيكل الأساسي للمادة التي تمر بها.
خلال ذلك الوقت ، كان العلماء يركزون بعمق على نظرية الكم ، وهو ما يفسر كيف تتصرف الجزيئات الصغيرة. كان اكتشاف رامان مهمًا لأنه ساعد العلماء على فهم كيفية تفاعل الضوء مع مواد مختلفة على مستوى أساسي للغاية. قدم عمله رؤى جديدة حول طبيعة الضوء والمادة ، مما يجعل تأثير كبير على الفيزياء.
الضوء والمادة: اتصال علمي
الضوء هو شكل من أشكال الطاقة التي تسافر في الأمواج وتتيح لنا رؤية الأشياء. ويشمل الضوء المرئي ، وكذلك النماذج غير المرئية مثل الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء.
المسألة هي أي شيء له وزن ويستغرق مساحة ، مثل الهواء والماء والصخور وحتى أجسامنا. وهي تتكون من جزيئات صغيرة تسمى الذرات.
عندما يتفاعل الضوء مع المادة ، يمكن امتصاصه أو انعكاسه أو مبعثره ، في بعض الأحيان تغيير اللون أو الاتجاه. يساعد هذا التفاعل العلماء على معرفة المزيد عن المواد وخصائصهم.
دراسة المواد بأمان مع مطياف رامان
أصبح اكتشاف رامان مفيدًا للغاية في الكيمياء ، مما أدى إلى تطوير تقنية جديدة تسمى التحليل الطيفي لشركة Raman. هذه الطريقة تساعد العلماء على دراسة مواد مختلفة دون إتلافهم. يتم استخدامه لتحليل المواد الطبيعية (العضوية) والمواد الاصطناعية (غير العضوية) ، مما يجعلها أداة قوية لتحديد وفهم المواد الكيميائية.
مع تطور الليزر ، الذي يمكن أن ينتج عن عوارض الضوء أقوى وأكثر تركيزًا ، أصبحت مطياف رامان أكثر فائدة. بمرور الوقت ، توسعت تطبيقاتها بشكل كبير ، مما يجعلها أداة مهمة في العديد من المجالات العلمية.
اليوم ، يتم استخدام مطياف رامان بعدة طرق مختلفة. يساعد الخبراء على دراسة الأعمال الفنية والأشياء التاريخية دون إتلافهم. كما أنه يستخدم في المطارات ونقاط التفتيش الحدودية للكشف عن الأدوية المخفية داخل الأمتعة.
(Girish Linganna هو محلل للدفاع والفضاء في بنغالورو. وهو أيضًا مدير المكونات الهندسية Add ، الهند ، الجندي.
