C•V•拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman,1888—1970),印度物理学家。拉曼对印度现代科学的影响力可以与泰戈尔对印度现代文学的影响力相媲美。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和物理教授,自幼对他进行科学启蒙教育,培养他对音乐和乐器的爱好。他天资聪颖,16岁就以第一名从大学毕业,19岁又以优异成绩获马德拉斯大学硕士学位。1906年,他仅18岁,就在英国著名科学杂志《自然》发表了论文,是关于光的衍射效应的。但是由于生病,拉曼失去了去英国某著名大学做博士的机会。在当时的印度,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。于是拉曼就投考财政部以谋求职业,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,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,拉曼就在那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,发表了多篇论文。1917年加尔各答大学破例邀请他担任物理学教授,使他从此能专心致力于科学研究。
1921年,拉曼代表印度当时的最高学府——加尔各答大学到牛津参加英联邦大学会议,并应邀在英国皇家学会发表演讲,专门作了声学与光学研究的报告。这年他才33岁。会议完后,他乘船取道地中海回国。在甲板上漫步的人群中,一对印度母子的对话引起了拉曼的注意。“妈妈,这个大海叫什么名字?”“地中海!”“为什么叫地中海?”“因为它夹在欧亚大陆和非洲大陆之间。”“那它为什么是蓝色的?”年轻的母亲一时语塞。拉曼转过身告诉男孩:“海水所以呈现蓝色,是因为海水反射了天空的颜色所致。”
当时,几乎所有的人都认同这一解释。拉曼早在16岁时,就已知道著名物理学家瑞利的分子散射实验和散射光强与波长四次方成反比的定律(也叫瑞利定律)对蔚蓝色天空所作的解释。但不知为什么,在告别了那一对母子之后,拉曼总对自己的解释心存疑惑,那个充满好奇心的稚音,那双求知的大眼睛,那些源源涌现出来的“为什么”使拉曼深感愧疚。
拉曼回到加尔各答后,立即着手研究海水为什么是蓝的。他设法消去来自天空的蓝光,这样看到的光应该就是海水自身的颜色。实验结果证明,由此看到的颜色比天空的蓝色更深。他又用光栅分析海水的颜色,发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更偏蓝。可见,海水的颜色并非由天空颜色引起的,而是海水本身的一种性质。拉曼认为这一定是起因于水分子对光的散射。他将这一结果写成了“海水的颜色”的论文,发表在伦敦的科学杂志上。
1923年4月,他的学生拉玛纳桑(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,他在论文中称为“弱荧光”。后来,拉曼的另一名学生克利希南(K.S. Krishnan)也观测到了经过提纯的65种液体的散射光,证明都有类似的“弱荧光”,而且他还发现,改变了颜色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。
拉曼对二位学生的发现试图寻找理论上的解释。1924年拉曼到美国访问,了解到不久前A.H.康普顿发现X射线经过散射后波长变长的效应,而怀疑者正在挑起一场争论。拉曼显然从康普顿的发现得到了重要启示,认为他学生的发现就是“康普顿效应的光学对应”。但是由于自然光的散射太弱了,很容易被误认为是实验条件造成的误差。
1928年2月28日,拉曼找到了产生强散射的光源和溶液,他用水银灯照射苯液体,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线。他观察到,每条原始入射谱线(频率为v0)两侧对称地伴有频率为v0±vi(i=1,2,3,…)的谱线,长波一侧的谱线称红伴线,短波一侧的谱线称紫伴线;频率差vi与入射光频率v0无关,而由散射物质的性质决定,每种散射物质都有自己特定的频率差,而这一散射特性可以用来鉴定被观察物质的成分。
拉曼发现的散射效应立刻传遍了世界,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。仅1928年,关于拉曼效应的论文就发表了57篇之多。科学界对他的发现给予很高的评价。由于拉曼散射对于不同的物质具有不同的特征光谱,因此可以通过光谱进行定性分析。而且,根据物质对光谱的吸光度的特点,其散射信号强度与待测物质的浓度成正比,通过光谱可以进行物质的定量分析。因此,拉曼光谱广泛应用于气体、液体、固体的成分分析当中,成为最广泛应用的光学分析仪器之一。由于拉曼散射的巨大科学意义和广泛的应用前景,短短的两年之后,1930年,诺贝尔物理学奖就授予了印度加尔各答大学的拉曼,以表彰他研究光的散射和发现了以他的名字命名的散射定律。
拉曼是印度人民的骄傲,也为第三世界的科学家作出了榜样,他大半生处于独立前的印度,竟取得了如此骄人的成就,实在令人钦佩。特别是拉曼是印度国内培养的科学家,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,走到了世界的前列。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)和玻色(S.N. Bose)。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。
1934年,拉曼和其他学者一起创建了印度科学院,并任第一任院长。1947年,又创建拉曼研究所。他在发展印度的科学事业上立下了丰功伟绩。
拉曼爱好音乐,也很爱鲜花异石。他研究金刚石的结构,耗去了他所得奖金的大部分。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。拉曼1970年逝世,享年82岁,按照他生前的意愿火葬于他的花园里。