MENU
Banner

แสงกับรางวัลโนเบล ตอนที่ 17 | ค.ศ.1930 สำหรับการศึกษาทางด้านการกระเจิงของแสงและปรากฏการณ์การกระเจิงของแสงแบบ Raman

แสงกับรางวัลโนเบล
บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
นักวิจัยอาวุโส ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

ในระหว่างการศึกษาปรากฏการณ์การกระเจิงของแสงในปี ค.ศ. 1928 Chandrasekhara Raman พบสิ่งที่ไม่คาดคิด คือ แสงที่กระเจิงออกมาจากวัตถุนั้นนอกจากจะมีแสงลักษณะคล้ายกับแสงที่ตกกระทบแล้ว ยังมีแสงที่ความถี่อื่นอีก

แสงกับรางวัลโนเบล
ที่มา http://newton.ex.ac.uk/ research/biomedical/multiphoton/advantages/cars.html

เพื่อให้เห็นคุณลักษณะดังกล่าวชัดเจนมากขึ้น Chandrasekhara Raman ได้ใช้ลำแสงจากหลอดไฟไอปรอท และกรองแสงให้ได้แสงที่มีความยาวคลื่นที่แคบที่สุด จากนั้นตรวจสอบแสงที่กระเจิงออกมาด้วยสเปกโตรกราฟ ซึ่งเขาพบว่ามีเส้นสเปกตรัมของแสงอยู่ด้านข้างด้านหนึ่งของเส้นสเปกตรัมของแสงตกกระทบ เมื่อเปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงตกกระทบ ก็พบเส้นสเปกตรัมในลักษณะเดียวกัน โดยที่ระยะห่างของเส้นเปกตรัมด้านข้างที่เกิดขึ้นกับเส้นสเปกตรัมของแสงตกกระทบจะมีค่าคงที่ตลอด

นอกจากนี้ Chandrasekhara Raman ยังพบอีกว่า เมื่อเปลี่ยนวัสดุก็ยังเจอปรากฏการณ์คล้ายเดิม สิ่งสำคัญ คือ สเปกตรัมที่เกิดขึ้นไม่ได้สอดคล้องกับสเปกตรัมที่เกิดจากกระบวนการดูดซับพลังงานและการคายพลังงานของอะตอมเลย ซึ่งตรงจุดนี้ทำให้ Raman หันไปใช้หลักการการกระเจิงของรังสีเอ็กซ์ โดยเฉพาะปรากฏการณ์ Compton มาอธิบาย แต่ไม่เป็นผลมากนัก ภายหลังต่อมาจึงนำความรู้ในเรื่องการศึกษาสเปกตรัมของโมเลกุลมาช่วย ซึ่งมีพื้นฐานที่ว่าพลังงานของโมเลกุลของก๊าซเรียงลำดับจากมากไปน้อยจากลักษณะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลได้ 4 แบบ คือ การเลื่อนไปมา (Translation) การหมุน (Rotation) การสั่น (Vibration) และ การถูกกระตุ้นทางอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic excitation) ซึ่งจากจุดเริ่มต้นคิดในลักษณะดังกล่าวข้างต้นนี้เอง ทำให้เขาสามารถสรุปได้ว่า ถ้าโมเลกุลทำให้แสงกระเจิง ผลของการเคลื่อนที่ทั้ง 3 แบบแรกเท่านั้นที่จะทำให้แสงที่กระเจิงออกมามีความถี่ที่สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ ในที่นี้ ความกว้างของแถบของความยาวคลื่นของแสงที่กระเจิงออกมา ความเข้มแสง และ ลักษณะโพลาไรเซชันของแสงที่กระเจิงออกมา สามารถนำมาใช้วิเคราะห์โครงสร้างภายในของวัตถุที่ก่อให้เกิดการกระเจิงได้ด้วย และถือเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์หาองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุด้วยหลักการกระเจิงของแสงแบบ Raman ในเวลาต่อมา

รามาน
ระบบวิเคราะห์คุณสมบัติทางแสงของวัสดุด้วยเทคนิคการกระเจิงของแสงแบบ Raman ของบริษัท Renishaw
รามาน
เครื่องวิเคราะห์คุณสมบัติทางแสงของวัสดุด้วยเทคนิคการกระเจิงของแสงแบบ Raman ที่พกพาได้ง่าย
รามาน OnSpec
ชิป “OnSpec” ที่พัฒนาขึ้นโดยเนคเทคสำหรับใช้ขยายสัญญาณ Raman ให้เด่นชัดมากขึ้นด้วยหลักการ Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) ซึ่งก็ได้มีการนำไปลองใช้ในหลายหน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนในประเทศและต่างประเทศ
ประวัติย่อ : Chandrasekhara Venkata Raman
Raman
Chandrasekhara Venkata Raman นักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดีย

Chandrasekhara Venkata Raman เป็นบุตรของครอบครัวที่มีบิดาเป็นผู้บรรยายด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ เขาเกิดที่เมือง Trichinopoly ทางตอนใต้ของอินเดียเมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน ค.ศ. 1888 ในปี ค.ศ. 1902 ได้เข้าเรียนที่ Presidency College เมือง Madras และจบการศึกษาในอีกสองปีถัดมาโดยเป็นที่หนึ่งของชั้นและรับเหรียญทองทางด้านฟิสิกส์ จากนั้นได้รับปริญญาโทในปี ค.ศ. 1907 ระหว่างที่เป็นนักศึกษาก็เริ่มสนใจทางด้านแสงและเสียงแล้ว อย่างไรก็ตามหลังจากจบการศึกษานั้นงานที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์หายาก จึงได้ตัดสินใจเข้าทำงานที่ Indian Finance Department ซึ่งถึงแม้ว่างานจะเยอะแต่เขาก็ได้แบ่งเวลาทำการทดลองที่ห้องปฏิบัติการของ Indian Association for the Cultivation of Science ที่เมือง Calcutta ในปี ค.ศ. 1917 ได้ดำรงตำแหน่งประธานสาขาฟิสิกส์ประจำ Calcutta University

และอีก 15 ปีต่อมาได้เป็นศาสตราจารย์ที่ Indian Institute of Science เมือง Bangalore ในปี ค.ศ. 1948 เขาได้รับเลือกให้ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการของ Raman Institute of Research ที่เมือง Bangalore นอกเหนือจากงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการกระเจิงของแสงแล้ว เขายังได้ให้ความสนใจสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับเสียงที่ได้จากไวโอลิน การแยกความถี่แสงด้วยความถี่เหนือเสียง ผลกระทบของแสงต่ออนุภาคคอลลอยด์ และ การมองเห็นของมนุษย์

แหล่งข้อมูล
  • Nobel Lectures in Physics 1922-1941, World Scientific Publishing, November 1998.
  • http://nobelprize.org , accessed Feb 2019.
  • http://en.wikipedia.org , accessed Feb 2019.
  • ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.

บทความที่เกี่ยวข้อง

แสง รางวัลโนเบล การกระเจิงของแสง Raman

วันที่เผยแพร่ 20 มิถุนายน 2562 09:00