라만효과

요약 투명한 물질에 단일파장의 강한 빛을 쬐어 산란광을 분광시키면, 입사광과 같은 파장을 가진 빛 이외에 그보다 약간 긴 파장이나 짧은 파장의 스펙트럼선이 관측되는 현상이다. 이 현상은 양자론으로만 설명이 가능하며 라만효과를 이용하여 빛을 흡수한 물질의 분자구조를 추론하는데 단서를 제공한다.

1928년 인도의 C.V.라만에 의해 발견되었다. 물질이 빛을 받았을 때 물질은 에너지를 흡수할 뿐만 아니라, 때로는 고(高)에너지 상태로 있던 분자가 에너지를 방출할 수도 있다. 그래서 조사광 에너지의 일부가 물질을 구성하고 있는 원자의 진동이나 분자의 회전을 위한 에너지로 쓰이고, 나머지 에너지가 빛으로서 산란될 때는 파장이 긴 빛이 산란광(스토크스線이라고 한다)에 섞이고, 반대로 물질이 가지고 있는 에너지가 빛에너지에 가해질 때는 산란광(反스토크스선이라고 한다)의 파장이 짧아진다.

이 현상은 빛을 양자(量子)로 다루는 양자론에 의해서만 설명이 가능하다. 즉, 진동수 u인 빛은 hν(h는 플랑크상수)인 에너지 덩어리(광자)이며, 이것이 물질에 닿았을 때 얻거나 잃는 에너지를 w라 하면, 광자의 에너지는 hν±w가 되고, 진동수가 w/h만큼 변동된 빛으로서 관측된다. 물질이 흡수 ·방출하는 에너지는 각 물질을 구성하는 분자구조와 밀접한 관계가 있고, 라만효과에 따른 산란광은 각 물질에 고유한 것이므로, 산란광을 분석하면 그 물질의 분자구조를 추론하는 실마리가 된다.