Hintli fizikçi Chandrasekhar Venkata Raman ışığın gaz, sıvı ya da katılardaki moleküller tarafından saçılmasının ışığın dalga boyunda değişime sebep olduğu – Raman saçılması diye bilinen etkiyi – keşfetti. Bu saçılmadan ortaya çıkan, Raman spektrumu denilen spektrum maddelerin moleküler yapısının tanımlanmasında ve analizinde kullanılır. Bu keşfi için Raman şövalye unvanı almış ve 1930'da Nobel ödülü alarak Nobel kazanan ilk Asyalı olmuştur.
Chandrasekhar Venkata Raman kimdir?
Raman güney Hindistan eyaleti Tamil Nadu'daki Tiruchirappalli'ye yakın Thiruvanaikaval köyünde doğdu. Babası Chandrasekhar İyer fizik ve matematik profesörüydü. Raman lisansüstü eğitimi için Madras'daki Presidency College'a gitti. Burada yayımlanan ilk araştırmasını yazdı, optik konusundaki "Simetrik Olmayan Kırınım" adlı makalesi Philosophical Magazine'de (Felsefi Dergi) yer aldı. Sömürge zamanlarında Hindistan'da İngiliz üniversitelerinden mezun olmadan bilimsel araştırma kariyeri sürdürmek mümkün değildi.
Böylece Raman, fazlasıyla talep gören Hint Hükümeti Mali Denetim ve Muhasebe sınavlarına girerek sınavı birincilikle geçti. 1907'de yardımcı genel muhasebeci atandı ve 10 sene Kalküta'da muhasebecilik yaptı. Kalküta'ya gelişinden kısa bir süre sonra Mahendralal Sircar için kurulan Indian Association for the Cultivation of Science'a rastladı. Cemiyetin olanakları sınırlı olmasına rağmen Raman boş zamanlarında burada çalışmaya başladı. İlk belirgin çalışması daha önce Hermann von Helmhotz tarafından verilen temel titreşim modlarının tanımını daha karmaşık modlara genişletti.
Raman'ın cemiyetteki çalışmaları Kalküta Üniversitesi'nin kurucusu Sir Asutosh Mukherji'nin dikkatini çekti ve kendisine fizik dalında yeni açılan Palit profesörlüğünü önerdi. Raman kazançlı memuriyetten vazgeçmesi anlamına gelen ve maaşında ciddi kayıp yaşayacağı bu teklifi 1917'de kabul etti.
Raman yurtdışına ilk seyahatini 1921 yılında İngiltere'ye, Britanya İmparatorluğu'ndaki üniversitelerden temsilcilerin katıldığı bilim konferansına giderek gerçekleştirdi. Hindistan'a deniz yoluyla dönerken Akdeniz'in yoğun mavi rengi dikkatini çekti. Fizikçi Lord Rayleigh bu maviyi, Rayleigh saçılması denilen atmosferde güneş ışığının elastik saçılması sonucu meydana gelen gökyüzünün mavi rengini denizin yansıtmasına atfetti. Ama ışığı polarize eden bir cihaz olan Nikol prizması 53 derece (Brewster açısı) tutularak denizi yüzeyi gözlendiğinde yansıyan güneş ışığını saf dışı etmesi bu açıklamayı yetersiz kıldı.
Kalküta'da deneyler yaptıktan sonra Raman, gökyüzünün mavi renginin hava moleküllerinin ışığı saçmasına bağlı olduğu gibi, suyun mavi renginin su molekülleri tarafından saçılan ışıktan kaynaklandığı sonucuna vardı. Bu sonuç 1922'de Raman'ın Molecular Diffraction of Light (Işığın Moleküler Kırılımı) adlı küçük hacimli kitabında yer aldı, nihayetinde yoğun deney sürecine ve ismini taşıyacak etkiyi keşfetmesine yol açtı.
Saçılan ışığa ışık tutmak
Raman saçılması ilk kez Raman'ın laboratuvarında 1923 civarında fark edildi ve 1928'de kendisinin kurduğu Indian Journal of Physics süreli yayınında yayımlandı. Saydam bir maddeyi uyarıcı ışığın, saçılmadan sonra, uyarıcı ışık tanecikleriyle aynı frekansa sahip birincil Rayleigh saçılma bileşinine ek olarak değişir bir frekansı (yani enerji düzeyi) olan daha zayıf bir ikincil bileşeni de olduğu görüldü. Başlangıçta Raman saçılmasının flüoresana bağlı olduğu düşünüldü ama Raman, K.S. Krishnan ile beraber yürüttüğü deneylerde saçılan ışığın yüksek derecede polarize olduğunu göstererek bunu saf dışı bıraktı. 1928 başlarında Raman gözlenen ikinci ışımanın 1923 yılında Arthur Compton tarafından keşfedilen, maddeden geçen X-ışınlarının saçıldığı ve daha uzun dalga boyu ile belirdiği X-ışımasının optik analoğu olduğunu fark etti.
Compton etkisinde, X-ışını ışıması maddedeki elektronlarla elastik çarpışmaya giren kuantize olmuş parçacıklar (foton) şeklinde davranır. Etki, enerji ve momentumları freekanslarıyla orantılı bu tür kuantların mevcudiyetinin belirleyici kanıtıydı. Raman etkisinde, görülebilir ışık, moleküllerle elastik olmayan çarpışmaya giren kuantize olmuş parçacıklar şeklinde davranır. Raman saçılması ışık kuantının moleküle enerji vermesi ya da molekülden enerji soğurmasına bağlı olarak etkileşime giren ışımadan ya daha düşük ya da daha yüksek frekensa sahiptir. Etkinin teorisi Werner Heisenberg ve Hendrik Kramers tarafından 1925 yılında dağılımın kuantum teorisi üzerinde olan çalışmalarında öngörülmüştü. Raman etkisi böylece ışığın kuantize olmuş doğasının güçlü kanıtını sağlamış oldu.
Raman etkisinin başlıca önemi moleküler yapıları ve enerji seviyelerini incelemek için güçlü bir tekniğe yol açmasıydı. Raman spektrumunda etkileşime giren ışıma ve ikincil ışıma arasındaki frekanstaki kayma, başlangıç ve son moleküler enerji seviyeleri arasındaki farkla doğrudan ilişkilidir ve bu nedenle Raman etkisi, belli molekülleri ve kimyasal bağları tespit etmek için kullanılabilir. İlk olarak, mevcut bilgi çoğunlukla moleküllerin rotasyon ve titreşim seviyelerini içerir. Bunlar daha önce sadece kızıl-ötesi spektrumdan sağlayabiliyordu ve elde etmesi zordu. Raman optik spektrumu bu tür bilgiyi daha uygun koşullarda, daha ulaşılabilir kıldı.
Yaşamın her alanında Raman
1960'larda lazerin keşfiyle Raman spektroskopisi daha da gelişti ve kesinleşti. Bu da maddenin mikroskobik incelemelerinde ve ölçümlerinde tekniğin kullanılmasını sağladı. Bugün tıpta cerrahi müdahaleler esnasında anestezik gazın gerçek-zamanlı izlenmesinden tarihi yapıtların korunmasına, kanun güçleri ve güvenlik hizmetleri tarafından uyuşturucu ve patlayıcı tespitinde ve adli kanıt takibinde kullanımına kadar pek çok farklı alanda pek çok değişik işleve hizmet etmektedir.
Raman 1933'te ilk Hintli yönetici olarak Bangalore'deki Hindistan Bilim Enstitüsü'ne katılmak için Kalküta'dan ayrıldı. Hem Kalküya hem de Bangalore'de sonradan önemli mevkilere gelen çok sayıda öğrenci yetiştirdi. Dört yıl sonra enstitütünün yöneticiliğinden ayrılsa da 1948'deki emekliliğine kadar fizik profesörlüğüne devam etti. Bu tarihten sonra Raman Araştırma Enstitüsü'nü kurdu, burada minerallerin optiği ve görmenin fizyolojisi üzerine çalıştı. Bu dönemdeki en dikkate değer katkısı Raman-Nath ultrasonik dalgalar tarafından ışığın kırınımı teorisidir.
Raman 1940'larda Max Born ile Born-Van Karman'ın kafes titreşimleri teorisi üzerinde çalıştı. Bu teori Raman spektrumu için kısmi süreklilik öngörüyordu, Raman'sa elmasın spektrumunda belirgin ayrıksı özellikler bulmuştu. Bu anlaşmazlığın çözümü 1953'te başkaları tarafından sağlandı: Gözlenen ayrıksı özellikler kısmi süreklilikteki normal modların bazılarında mevcut tekilliklere atfedildi.
Chandrasekhar Venkata Raman tam bir doğaseverdi – ister denizin ister minerallerin rengi olsun – doğanın güzelliği onu büyüledi. Sesten haz ederdi, bu onu müzik aletleri üzerine ve akustiğin fısıltıların her yerden duyulacak kadar iyi olduğu kubbe altı mekanlardaki çalışmalarına yönlendirdi. Bilimiyle, fiziği araştırarak doğal güzelliği kutladı.
Chandrasekhar Venkata Raman kimdir? Moleküler fizikçi ve ışık teorisyeni yazımız burada bitti. Benzer içerikler için: https://2ladd.com/k/bilim-teknoloji/