¿Qué es el efecto Raman?

Imagínese que usted un contenedor lleno de un líquido misterio doy y te deseo para identificarlo … ¿cómo se puede hacer esto?

Un ejemplo sería si usted tiene una muestra de sangre de un conductor ebrio, y quiere saber si contiene alcohol o no.

Si arroja luz blanca sobre el líquido, el líquido reflejaría algunas frecuencias (colores) de la luz blanca (recuerde que la luz blanca es todos los colores del arco iris combinados) y absorbería algunas otras frecuencias de la luz blanca. Esto es porque la luz está interactuando con los electrones en el líquido. ¡Así es como identificamos objetos con nuestros ojos! Pero no es lo suficientemente bueno para la detección de alcohol en la sangre!

Si usted brilla la luz infrarroja en el líquido, también verá algunas frecuencias de la luz reflejada y algunos absorbidos. Lo que está sucediendo aquí es nada que ver con los electrones. Es porque el líquido contiene moléculas que están formadas por enlaces entre átomos. Si un fotón golpea una de estas moléculas de la manera correcta, da una patada al enlace … por lo que la molécula comienza a rebotar. Podría rebotar de un lado a otro, podría girar a izquierda y derecha, podría rebotar de todo tipo de formas complejas dependiendo de la estructura de la molécula. Por ejemplo, el agua es una molécula en forma de V que se abrirá y cerrará como tijeras. Para una molécula más compleja, puedes imaginar hacer un cubo con varillas de espuma e imagina cómo se tambaleará en todas las direcciones si la pateas.

No cualquier fotón puede hacer que los enlaces de una molécula reboten de esta manera. El fotón tiene que tener sólo la cantidad correcta de energía. Demasiado o muy poco y pasará directamente. Un fotón con mucha energía tiene una frecuencia alta, y menos energía tiene una frecuencia más baja.

Entonces, lo que ponemos en práctica es que puede iluminar el líquido en un rango de frecuencias. Casi todo lo que pasa por la derecha … pero en algunas frecuencias especiales del fotón tenía la energía suficiente para dar la unión de una patada, y el fotón sea consiguió completamente absorbido en rebotar la energía en el enlace o que quedó absorbida en su mayoría y lo que quedaba sobre rebotado en una dirección diferente como un nuevo fotón con una frecuencia diferente.

Espectroscopia infrarroja

Entonces, si desea identificar el líquido, puede hacer pasar luz infrarroja a través del líquido desde un lado y colocar un detector especial llamado espectroscopio en el otro lado que identifica qué luz pasó a través. ¡Esto es espectroscopía infrarroja ! Obtendrá un gráfico como este https://upload.wikimedia.org/wik … donde los saltos en la línea muestran dónde se absorbió la luz.

¡Las inmersiones son una firma particular de cada sustancia porque dependen de la tensión de los enlaces! Significa que si tiene una muestra de sangre y puede ver las caídas de absorción correspondientes al alcohol, ¡entonces sabrá que la persona sí tenía alcohol en la sangre!

Espectroscopía Raman

Ahora imagine que no hace brillar la luz en un rango de frecuencias en la sustancia … solo hace brillar una frecuencia, tal vez infrarroja, tal vez luz visible. ¿Cómo obtener luz en una frecuencia? Utilizar un láser.

¿Recuerdas que dije que a veces el fotón se absorbe completamente por el enlace, y otras veces el enlace absorbe la mayor parte de la energía del enlace y luego se crea un nuevo fotón?

Bueno, puedes colocar detectores alrededor de la sustancia misteriosa y luego puedes detectar cualquier fotón que rebota en la molécula en diferentes direcciones, y medir sus frecuencias … a pesar de que toda la luz entrante estaba en una frecuencia. Esta es la espectroscopía Raman !

espectro Raman A continuación, muestra las frecuencias de la luz reflejada que viene de la luz brillante a una frecuencia en la sustancia. Aquí hay un ejemplo: http: //d32ogoqmya1dw8.cloudfront …

se puede ver que es en cero para la mayoría de las frecuencias (la frecuencia en el gráfico se denomina “desplazamiento Raman”), pero hay algunos picos en la gráfica … donde el enlace vuelve a emitir un fotón!

Tres maneras de que una molécula puede reflejar la luz para hacer un espectro Raman

Hay tres formas en que esto puede suceder:

• el enlace absorbe toda la energía, la molécula comienza a abrirse y cerrarse como un loco, y luego la molécula abandona toda esta energía de rebote y vuelve a ser como era. Emite un nuevo fotón en la misma frecuencia que la que se dio la patada en el primer lugar … pero este nuevo fotón va en una dirección diferente!
• el vínculo absorbe toda la energía y sólo cede parte de ella! entonces el nuevo fotón que rebota tiene menos energía y una frecuencia más baja que el fotón original.
• el enlace absorbe toda la energía y luego entrega aún más energía cuando emite el fotón … por lo que el nuevo fotón tiene más energía y una frecuencia más alta que el fotón entrante. Estas 3 posibilidades significan que a menudo ves grupos de 3 picos

¿Por qué utilizar la espectroscopia Raman en lugar de espectroscopía infrarroja?

No todo tipo de enlace absorberá la luz de una manera que podamos detectar con espectroscopía infrarroja. En particular, una molécula simétrica como el gas oxígeno (O2) no se puede detectar con infrarrojos. Además, si tiene una sustancia disuelta en agua, el agua absorbe mucha luz infrarroja y causa ruido. La espectroscopía Raman es capaz de detectar gases como el O2 y no se ve afectado por el agua.

Fuente: http://www.slideshare.net/pankaj …

Infrarrojo: Brillas luz de muchos colores en un material y observas qué colores son detenidos por el material. Esto le permite identificar el material.

Raman: Brillas luz de un color sobre el material. Observa qué colores nuevos se reflejan en el material. Esto le permite identificar el material.

Efecto Raman, el cambio en la longitud de onda de la luz que se produce cuando un haz de luz es desviado por moléculas. Cuando un rayo de luz atraviesa una muestra transparente y libre de polvo de un compuesto químico, emerge una pequeña fracción de la luz en direcciones distintas a la del rayo incidente (entrante). La mayor parte de esta luz dispersada es la longitud de onda sin cambios. Una pequeña parte, sin embargo, tiene longitudes de onda diferentes de la de la luz incidente; su presencia es un resultado del efecto Raman.

El fenómeno se llama así por el físico indio

Sir Chandrasekhara Venkata Raman, que fue el primero publicado observaciones del efecto en 1928. (físico austríaco Adolf Smekal describe teóricamente el efecto en 1923. Fue observado por primera vez a una semana de Raman por los físicos rusos Leonid Mandelstam y Grigory Landsberg, sin embargo, no lo hicieron publicar sus resultados hasta meses después de Raman.)

La dispersión Raman es quizás más fácilmente comprensible si se considera que la luz incidente consiste en partículas o fotones (con energía proporcional a la frecuencia) que golpean las moléculas de la muestra. La mayoría de los encuentros son elásticos, y los fotones están dispersos con energía y frecuencia sin cambios. En algunas ocasiones, sin embargo, la molécula de toma energía desde o cede energía a los fotones, que son de este modo dispersa con energía disminuida o aumentada, por lo tanto, con frecuencia menor o mayor. Los cambios de frecuencia son, por lo tanto, medidas de las cantidades de energía involucradas en la transición entre los estados inicial y final de la molécula de dispersión.

El efecto Raman es débil; para un compuesto líquido, la intensidad de la luz afectada puede ser solo 1 / 100,000 de ese rayo incidente. El patrón de las líneas Raman es característico de las especies moleculares particulares, y su intensidad es proporcional a la cantidad de dispersión de moléculas en el camino de la luz. Por lo tanto, los espectros Raman se utilizan en análisis cualitativo y cuantitativo.

Las energías correspondientes a los cambios de frecuencia Raman se encuentran para ser las energías asociadas con las transiciones entre los diferentes estados rotacionales y vibracionales de la molécula de dispersión. Los cambios rotativos puros son pequeños y difíciles de observar, excepto los de moléculas gaseosas simples. En los líquidos, los movimientos de rotación se ven obstaculizados y no se encuentran líneas Raman de rotación discretas. La mayor parte del trabajo de Raman se relaciona con las transiciones vibracionales, que dan turnos más grandes observables para gases, líquidos y sólidos. Los gases tienen concentración molecular bajo a presiones ordinarias y, por tanto, producen muy desmayarse efectos Raman; así, los líquidos y los sólidos se estudian con mayor frecuencia.

ATRIBUTOS: Enciclopedia Británica

Efecto Raman, el cambio en la longitud de onda exhibida por parte de la radiación electromagnética mientras viaja a través de un medio transparente y conseguir desviada por las moléculas presentes en el medio.

efecto Raman puede ser descrito en términos de la fenomenología de la mecánica cuántica suponiendo que la radiación que está viajando a través del medio se cuantifica, o simplemente para ser considerado como un flujo de partículas, es decir, los fotones. La idea del fotón es totalmente mecánica cuántica. Es una partícula sin masa cuya energía es proporcional a su frecuencia ([matemática] E = h \ nu [/ matemática]). Los fotones golpean las moléculas del medio mientras viajan. La mayoría de ellos se encuentran con un choque elástico, y dispersarse con la energía y la frecuencia sin cambios. Pero en algunas ocasiones, sin embargo, las colisiones no son elásticos y en esos casos, las moléculas absorben energía o da energía a los fotones. Como resultado, estos fotones se dispersan con energía disminuida o aumentada, por lo tanto, con una frecuencia más baja o más alta que la del haz incidente. Los cambios de frecuencia son, por lo tanto, medidas de las cantidades de energía involucradas en la transición entre los estados inicial y final de la molécula de dispersión. Este fenómeno se denomina efecto Raman.

Las colisiones son de dos tipos, elásticas e inelásticas

En colisión elástica, se conserva la energía mecánica (es decir, la energía no será transferida a alguna otra forma como el calor)

En una colisión inelástica, la energía mecánica no se conserva, ya que se convierte en otras formas de energía.

Cuando la luz viaja en un medio, los fotones se dispersan al chocar con los átomos / moléculas del medio. Esta colisión es principalmente elástico y por lo tanto no afectará a la energía de la photons.However, una fracción muy pequeña de los fotones (alrededor de 1 en 10 millones) se encuentran dispersos inelástica. Esto provoca un cambio en su energía (lo que significa que sus cambios de frecuencia). El cambio en la frecuencia da como resultado un cambio en el color de la luz. Este fenómeno se llama efecto Raman.

Cuando un fuerte haz de luz visible o UV ilumina un gas de un sólido de una pequeña fracción líquida o transparente de la luz se dispersa en todas las direcciones del espectro de la luz dispersada se encuentra que consisten en líneas de las mismas frecuencias que el haz incidente llamado líneas de Rayleigh y también ciertas líneas débiles de frecuencias cambiadas. Estas líneas adicionales o líneas débiles se llaman Líneas Raman.

Las líneas en el lado de dos frecuencias se llaman Líneas de Stokes, mientras que las del lado de alta frecuencia se llaman líneas Anti-Stokes.

Las líneas anti-Stokes son mucho más débiles que las líneas de Stokes Este fenómeno se denomina efecto Raman.

Fig. Raman Spectrum

CONFIGURACIÓN EXPERIMENTAL :

El requisito básico para espectro romanas son una fuente de un tubo romano y un espectrógrafo.

La fuente debe ser una fuente de línea intensa en la región de voilet azul.

Un arco de mercurio es una fuente adecuada actualidad láser proporciona la fuente de Raman excepcionalmente intensa y mono-chromotic

Leer más: Efecto Raman: Configuración Experimental y Expalaination

Estoy asumiendo que usted está familiarizado con los conceptos clásicos de colisiones elásticas e inelásticas. Si no es así, poner al día la primera (que son fáciles de entender) y sigue leyendo.

efecto Raman se explica mejor por la naturaleza de las partículas de la luz, la luz se compone de fotones con energía depende de la frecuencia de la luz (directamente proporcional).

Cuando la luz pasa a través de un gas, los fotones colisionan con las moléculas de gas y dispersarse.

La mayoría de estas colisiones son elásticos que se traduce en los fotones dispersados ​​que tienen la misma energía (y por tanto misma frecuencia y longitud de onda) como los fotones incidentes.

Una fracción muy pequeña (1 en 10 millones de dólares) de los fotones incidentes se someten a colisiones inelásticas que los resultados en los fotones dispersados ​​que tienen diferentes energías (y por tanto diferente de frecuencia y longitud de onda) que él fotones incidentes.
Dado que los fotones de frecuencia diferente exhiben un color diferente, las colisiones inelásticas se pueden notar, o eso es así. Este es el efecto Raman o la dispersión Raman.

Tenga en cuenta que aunque menciono gas anteriormente, este efecto ha sido registrado en los cristales así.

efecto Raman, el cambio en la longitud de onda de la luz que se produce cuando un haz de luz es desviado por moléculas. Cuando un rayo de luz atraviesa una muestra transparente y libre de polvo de un compuesto químico, emerge una pequeña fracción de la luz en direcciones distintas a la del rayo incidente (entrante).

un compuesto líquido de la intensidad de la luz afectada puede ser solamente 1 / 100.000 de ese haz incidente. El patrón de las líneas Raman es característico de las especies moleculares particulares, y su intensidad es proporcional a la cantidad de dispersión de moléculas en el camino de la luz. Por lo tanto, los espectros Raman se utilizan en análisis cualitativos y cuantitativos.

Efecto Raman, el cambio en la longitud de onda de la luz que se produce cuando un haz de luz es desviado por moléculas. Cuando un rayo de luz atraviesa una muestra transparente y libre de polvo de un compuesto químico, emerge una pequeña fracción de la luz en direcciones distintas a la del rayo incidente (entrante). La mayor parte de esta luz dispersada es la longitud de onda sin cambios. Una pequeña parte, sin embargo, tiene longitudes de onda diferentes de la de la luz incidente; Su presencia es el resultado del efecto Raman.

El fenómeno se llama así por el físico indio

Sir Chandrasekhara Venkata Raman, que fue el primero publicado observaciones del efecto en 1928. (físico austríaco Adolf Smekal describe teóricamente el efecto en 1923. Fue observado por primera vez a una semana de Raman por los físicos rusos Leonid Mandelstam y Grigory Landsberg, sin embargo, no lo hicieron publicar sus resultados hasta meses después de Raman.)

La dispersión Raman es quizás más fácilmente comprensible si se considera que la luz incidente consiste en partículas o fotones (con energía proporcional a la frecuencia) que golpean las moléculas de la muestra. La mayoría de los encuentros son elásticos, y los fotones están dispersos con energía y frecuencia sin cambios. Sin embargo, en algunas ocasiones, la molécula absorbe o cede energía a los fotones, que de este modo se dispersan con energía disminuida o aumentada, por lo tanto, con frecuencia más baja o más alta. Los cambios de frecuencia son, por lo tanto, medidas de las cantidades de energía involucradas en la transición entre los estados inicial y final de la molécula de dispersión.

En 1928, un científico indio de Bangalore, propuso una nueva teoría en la espectroscopia que ha llegado a ser conocido como el efecto Raman. El científico fue Sir Chandrasekhar Venkat Raman (fue nombrado caballero por este descubrimiento), propuso una nueva teoría de la dispersión de la luz. Posteriormente ganó el Premio Nobel de física en 1930. Efecto Raman: cambio en la longitud de onda de la luz que ocurre cuando un haz de luz es desviado por las moléculas. Cuando un haz de luz atraviesa una, muestra transparente libre de polvo de un compuesto químico, una pequeña fracción de la luz emerge en direcciones distintas de la del haz incidente (entrante). La mayor parte de esta luz dispersada es la longitud de onda sin cambios. Una pequeña parte, sin embargo, tiene longitudes de onda diferentes de la de la luz incidente; Su presencia es el resultado del efecto Raman.

Es la dispersión inelástica de luz monocromática debido a la interacción con fotones, a medida que pasa a través de un medio … Debido a esta longitud de onda se disminuye o aumenta ..

Fue descubierto por Sir CV Raman y por esto fue galardonado con el Premio Nobel ..

Los Raman ofertas de efecto con el cambio en la frecuencia de las ondas de luz (específicamente IR pero se aplica a toda la radiación EM) cuando pasa a través de una molécula.

Tenga en cuenta que la cantidad que el efecto Raman se centra en es la frecuencia de las ondas de luz y no su intensidad (que es la salud en la espectroscopia IR) y por lo que este defecto era simplemente un gran avance en la física experimental y química porque hasta el descubrimiento de Sir CV Raman todos pensaron que es solo la intensidad de la luz de una frecuencia particular que cae sobre una molécula lo que cambia y no la luz misma. Para ponerlo en términos más científicos – “El desplazamiento de fase de la radiación EM debido a su interacción con el resto químico que se creía anteriormente de como interactuar sólo por la absorción de los cuantos de radiación era un cambio de paradigma en la manera en que han visitado The interacción de la materia con la luz “.