C.V 라만에 대해 알아보자

C.V 라만에 대해 알아보자

찬드라세크하라 벤카타 라만 FRS 경(/ˈrmmmmnn/;[1] 1888년 11월 7일 ~ 1970년 11월 21일)은 빛 산란 분야에서 연구한 것으로 알려진 인도의 물리학자였습니다.[2]그와 그의 제자인 K. S. 크리슈난은 자신이 개발한 분광기를 이용하여 빛이 투명한 물질을 통과할 때 비껴진 빛이 파장과 주파수를 변화시킨다는 것을 발견했습니다.지금까지 알려지지 않은 형태의 빛의 산란인 이 현상은, 그들이 "수정된 산란"이라고 불렀던 것을, 이후 라만 효과 또는 라만 산란이라고 불렀입니다.라만은 이 발견으로 1930년 노벨 물리학상을 받았으며, 아시아인으로는 최초로 과학 분야에서 노벨상을 받았습니다.[3]

타밀 브라만 부모에게서 태어난 라만은 조숙한 아이로 각각 11세와 13세에 세인트 알로이시우스의 앵글로-인디언 고등학교에서 중등교육과 고등 중등교육을 이수했습니다.그는 16세의 나이에 대통령직속대학에서 물리학을 전공하여 마드라스 대학의 학사학위 시험에서 수석을 차지했습니다.빛의 회절에 관한 그의 첫 연구 논문은 그가 아직 대학원생일 때인 1906년에 발표되었습니다.다음 해에 그는 석사 학위를 취득했습니다.그는 19세에 캘커타에 있는 인도 재무국에 회계 사무차장으로 입사했습니다.그곳에서 그는 인도 최초의 연구 기관인 과학 재배를 위한 인도 협회(IACS)와 알게 되었고, 이 협회는 그에게 독립적인 연구를 할 수 있게 해주었고, 음향과 광학 분야에서 그의 주요 공헌을 했습니다.

1917년 아슈토시 무케르지(Ashutosh Mukherjee)로부터 캘커타 대학 산하 라자바자르 과학대학의 초대 팰릿 물리학 교수로 임명되었습니다.그의 첫 유럽 여행에서 지중해를 보고 그는 당시 바다의 푸른색, 즉 하늘에서 반사된 레일리 빛에 대한 일반적인 설명을 부정확하다고 확인하게 되었습니다.그는 1926년에 인도 물리학 저널을 창간했습니다.그는 1933년에 방갈로르로 이주하여 인도 과학 연구소의 첫 인도 국장이 되었습니다.그는 같은 해에 인도 과학 아카데미를 설립했습니다.그는 1948년에 라만 연구소를 설립하여 마지막 날까지 일했습니다.

라만 효과는 1928년 2월 28일에 발견되었습니다.인도 정부는 매년 이 날을 국가 과학의 날로 기념합니다.1954년, 인도 정부는 첫 번째 바르랏 라트나로 그에게 최고의 민간인 상을 수여했습니다.그는 후에 자와할랄 네루 수상의 과학 연구 정책에 항의하여 이 중재를 격파했습니다.

 

조기생활과 교육[;action=edit&section=1">편집하다]

C. V. 라만은 마드라스 대통령직의 티루치라팔리, 영국의 라즈(현재의 티루치라팔리, 타밀나두)에서 힌두교 타밀 브라만 부모,[4] 찬드라세카라 라마나단 이이어, 파르바티 암말 사이에서 태어났습니다.[5]그는 8남매 중 둘째였습니다.[6]그의 아버지는 지방 고등학교의 교사였고, 적은 수입을 얻었습니다.그는 "나는 구리 숟가락을 입에 물고 태어났습니다.내가 태어났을 때 아버지는 매달 10루피라는 거창한 월급을 받고 계셨어!"[7]1892년 그의 아버지가 A.V. 나라심하 라오 대학의 물리학 교수에 임명되면서 그의 가족은 안드라프라데시 주의 비샤카파트남(당시 비자가파트남, 비자가파탐 또는 비자그)으로 이주하였습니다.[8]그곳에서 라만은 세인트 알로이시우스의 앵글로-인디언 고등학교에서 공부했습니다.그는 11세에 입학하고 13세에 장학금을 받아 제1회 예술고시(오늘날의 중간고사, 대학 전 과정에 상당함)에 합격하여 안드라프라데시 학교 이사회(현 중등교육의 안드라프라데시 이사회)에서 모두 1위를 차지했습니다.[6][9][10]

1902년 라만은 아버지가 수학과 물리학을 가르치기 위해 전학 온 마드라스(현 첸나이)의 대통령직 대학에 들어갔습니다.[11]1904년 마드라스 대학교에서 학사 학위를 취득하여 물리학 및 영어에서 1등을 차지하였습니다.[10]18세 때, 아직 대학원생이었던 그는 1906년 영국 학술지 《철학잡지》에 '사각형 개구부로 인한 비대칭 회절 밴드'에 대한 첫 과학 논문을 발표하였습니다.[12]그는 1907년에 같은 대학에서 석사학위를 받았습니다.[13][14]그해 같은 저널에 실린 그의 두 번째 논문은 액체의 표면 장력에 관한 것이었습니다.[15]그것은 소리에 대한 귀의 민감성에 관한 레일리 경의 논문과 함께였고,[16] 그로부터 레일리 경은 라만에게 정중하게 "교수님"이라고 연설하면서 라만과 소통하기 시작했습니다."[10]

라만의 능력을 알고 있는 그의 물리 교사인 리샤드 렐렐레린 존스는 그가 영국에서 연구를 계속한다고 주장했습니다.존스는 지파드 대령(제럴드 경)과 함께 라만의 신체검사를 주선했습니다.[17]라만은 종종 건강이 좋지 않아 '약탈자'[18]로 여겨졌습니다.검사 결과 그는 영국의 혹독한 날씨를 견디지 못할 것이라는 사실이 드러났고,[8] 그는 "기퍼드가 나를 검사하고 제가 영국에 가게 된다면 결핵으로 죽을 것이라는 것을 증명했습니다."[19]

경력[;action=edit&section=2">편집하다]

라만의 형 찬드라세크하라 수브라만야 아야르는 인도에서 가장 권위 있는 정부 서비스인 [20]인도 금융 서비스(현재의 인도 감사 계정 서비스)에 가입했습니다.유학할 조건도 없이 라만은 그 뒤를 이어 1907년 2월 인도 금융청이 입학시험에서 1등을 할 자격을 얻었습니다.[21]1907년 6월 캘커타(현재의 콜카타)에 회계부총국 보조로 발령받았습니다.[8]1876년 인도에서 설립된 최초의 연구기관인 인도과학재배협회(IACS)에 큰 감명을 받은 곳이 바로 그곳이었습니다.[19]그는 곧바로 평생의 협력자가 될 아수토시 데이와 IACS의 설립자 겸 비서인 아미타 랄 시르카, 캘커타 대학의 집행위원 겸 부총장인 아슈토시 무케르지와 친구가 되었습니다.그들의 지원으로 그는 나중에 라만이 회상하듯이 "아주 특이한 시간에" 심지어 자신의 시간에 IACS에서 연구를 수행할 수 있는 허가를 얻었습니다.[10]그 때까지 연구소는 아직 정규 연구원을 모집하지 않았거나,[22] 어떤 연구 논문도 작성하지 않았습니다.[8]1907년 네이처지에 실린 라만의 글 '극광 속의 뉴턴의 고리'는 이 연구소에서 나온 첫 번째 글입니다.[23]이 연구는 IACS가 1909년 과학 재배를 위한 인도 협회 회보라는 학술지를 발간하도록 고무시켰는데, 이 학술지는 라만이 주요 공헌자였습니다.[10]

1909년 라만은 영국 버마(현 미얀마) 랑군(랑군)으로 전보되어 화폐담당관직을 맡았습니다.불과 몇 달 후 아버지가 치명적인 병으로 쓰러지면서 마드라스로 돌아가야 했습니다.이후 아버지의 죽음과 장례 의식으로 그는 1년 내내 그곳에 남아 있을 수밖에 없었습니다.[24]랑군에서 재직한 직후인 1910년 마하라슈트라주 나그푸르에서 다시 인도로 전근되었습니다.[25]그는 나그푸르에서 1년을 근무하기도 전에 1911년 회계사로 승진하여 다시 캘커타에 파견되었습니다.[24]

1915년부터 캘커타 대학은 IACS에서 라만 산하에 연구학자를 배치하기 시작했습니다.가네쉬 프라사드 휘하의 박사 학자인 수단수 쿠마르 바네르지(이후 인도 기상부 관측소 국장이 된다)가 그의 첫 제자였습니다.[26]그 다음해부터 알라하바드 대학, 랑군 대학, 퀸즈 칼리지 인도르, 과학 연구소, 나그푸르, 크리스나트 칼리지, 마드라스 대학 등 다른 대학들이 뒤를 이었습니다.1919년까지, 라만은 십여 명의 학생들을 지도했습니다.[27]1919년 시르카가 사망한 후, 라만은 IACS에서 명예교수, 명예장관 두 자리를 받았습니다.[22]그는 이 시기를 인생의 '황금시대'라고 했습니다.[28]

라만은 캘커타 대학에서 1913년 은인 타라크나트 팰릿 경의 뒤를 이어 설립된 직책인 팰릿 물리학 교수가 되기 위해 선정되었습니다.대학 상원은 회의록에 기록된 대로 1914년 1월 30일에 임명했습니다.

1914년 1월 30일 원로원 회의에서 P. C 레이 박사와 C.V. 라만 씨, MA...각 교수의 임명은 영구적이어야 한다.교수는 그 나이 육십이 지나면 그 직을 그만두어야 한다.[10]

1914년 이전에 아슈토시 무케르지는 자가디쉬 찬드라 보스를 초대하여 그 자리에 앉혔으나 보스는 거절하였습니다.[29]두 번째 선택으로 라만은 최초의 팰릿 물리학 교수가 되었지만 제1차 세계대전이 발발하면서 그 자리를 차지하게 되어 지연되었습니다.1914년 캘커타 대학이 만든 캠퍼스인 '라자바자르 과학대학'에 입학한 뒤 비로소 본격적인 교수가 됐습니다.[10]교수직의 월급이 당시 월급의 절반 정도일 것이기 때문에 '최고의 희생'[22]이라고 표현된 10년 동안의 근무 끝에 마지못해 공무원직을 사퇴한 것입니다.그러나 그에게 유리하게 교수로서의 약관은 다음과 같이 기재된 입교보고서에 명시되어 있었습니다.

C.V. 라만 씨가 T.N 팰릿 교수직을 인도 밖으로 나가지 않아도 된다는 조건으로 수락한 것은...C. V. 라만 씨가 2.7.17부터 팰릿 물리학 교수로 임명되었다는 보고가 있는데...Raman씨는 MA와 MSc 수업에서 자신의 연구에 손해를 끼치거나 상급생들의 연구를 돕도록 요구받지 않을 것이라고 말했다.[26]

라만이 팰릿교수로 임명된 것은 박사학위가 없고 유학한 적이 없어 캘커타대학의 원로원 의원들, 특히 외국인 의원들에 의해 강하게 반대되었습니다.일종의 반박으로 무케르지는 1921년 캘커타 대학이 라만에게 수여한 명예 DSc를 주선했습니다.같은 해 그는 대영제국대학총회에서 강연을 하기 위해 옥스포드를 방문했습니다.[30]그는 그때까지 꽤 명성을 얻었고, 그의 사회자는 노벨상 수상자 J. J. 톰슨과 러더포드 경이었습니다.[31]1924년 왕립학회 회원으로 선출되자 무케르지는 그에게 앞으로의 계획을 물었고, 그는 "물론 노벨상"이라고 대답했습니다.[22]1926년 인도 물리학 저널을 설립하고 초대 편집장으로 활동하였습니다.[32]잡지 제2권에서는 라만 효과의 발견을 보도하면서 그의 유명한 기사 「새로운 방사선」을 게재했습니다.[33][34]

라만은 1932년 데벤드라 모한 보스가 팰릿교수로 뒤를 이었습니다.방갈로르의 인도과학연구소(IISc) 소장으로 임명된 데 이어 1933년 캘커타를 떠났습니다.[35]마하라자 크리슈나라자 와디야르 4세, 미소르의 왕, 잠세트지 타타타, 그리고 히데라바드의 니잠인 미르 오스만 알리 칸 경은 방갈로르의 인도 과학 연구소를 위한 토지와 기금을 기부했습니다.인도 총독 민토 경은 1909년에 설립을 승인했고, 영국 정부는 첫 감독인 모리스 트레버스를 임명했습니다.[36]라만은 네 번째 감독이자 첫 번째 인도 감독이 되었습니다.IISc에 재직하는 동안 그는 G. N. Ramachandran을 영입했고, 이후 뛰어난 X선 결정학자가 되었습니다.그는 1934년에 인도과학아카데미를 설립하고 인도과학아카데미의 학술지 'Processions of the Indian Sciences(Procedures - Matheical Science, Journal of Chemical Science, Journal of Earth System Science)'를 발간하기 시작했습니다.[31]그 무렵 그가 1917년 초에 시작한 개념인 캘커타물리학회가 설립되었습니다.[10]

그의 전 제자인 판차파카케사 크리슈나무르티와 함께, 라만은 트라반코레 화학공업이라는 회사를 시작했습니다.1943년 주식회사.[37]1996년 TCM Limited로 이름을 바꾼 이 회사는 인도 최초의 유기농 무기화학 제조업체 중 하나입니다.[38]1947년, 라만은 독립된 인도의 새 정부에 의해 최초의 국립 교수로 임명되었습니다.[39]

라만은 1948년 IISC에서 은퇴한 뒤 1년 뒤 방갈로르에 라만 연구소를 설립했습니다.그는 그 회사의 이사로 재직했고 1970년 사망할 때까지 그곳에서 활동했습니다.[39]

과학적 기여[;action=edit&section=3">편집하다]

 

라만 신호와 관련된 상태를 보여주는 에너지 레벨 다이어그램

 

1930년  참석한 라만(물리학), ), 칼랜드스테이너(의학), ) 등 수상자들과 함께 참석한 라만.

음악 소리[;action=edit&section=4">편집하다]

라만의 관심사 중 하나는 음악적 소리의 과학적 기초에 있었습니다.그는 헤르만 폰 헬름홀츠가 IACS에 가입할 때 접하게 된 책인 "The Sensions of Tone"에서 영감을 얻었습니다.[21]그는 1916년에서 1921년 사이에 다작적으로 그의 연구 결과를 발표했습니다.그는 속도의 중첩을 바탕으로 절뚝거리는 현악기의 횡진동 이론을 고안해 냈습니다.그의 초기 연구 중 하나는 바이올린과 첼로에서 늑대 톤에 관한 것이었습니다.[40][41]그는 인도의 현악기,[42][43] 물 튀김 등 다양한 바이올린과 관련 악기의 음향학을 연구했습니다.[44]기계적으로 연주되는 바이올린을 이용한 실험까지 했습니다."[45]

라만도 인도 북의 독특함을 연구했습니다.[46]타블라와 미당암의 소리에 대한 조화성에 대한 그의 분석은 인도인들의 토론에 대한 최초의 과학적 연구였습니다.[47]그는 카우프만의 이론으로 알려진 피아노포르테 현악의 진동에 대한 비판적인 연구를 썼습니다.[48]1921년 짧은 영국 방문 동안, 그는 런던 세인트 폴 대성당 돔의 속삭임 갤러리에서 비정상적인 음향 효과를 내는 소리가 어떻게 움직이는지를 가까스로 연구했습니다.[49][50]음향학에 대한 그의 연구는 광학 및 양자역학에 대한 그의 후기 작품들에 대한 실험적으로나 개념적으로나 중요한 전주곡이었습니다.[51]

바다의 푸른색[;action=edit&section=5">편집하다]

광학 분야에 대한 그의 확대 모험에서, Raman은 1919년부터 빛의 산란을 조사하기 시작했습니다.[52]빛의 물리학에 대한 그의 첫 경이로운 발견은 바닷물의 푸른색이었습니다.1921년 9월 S.S. 나르쿤다호에 탑승하여 영국으로부터 귀국하는 항해 중, 그는 지중해의 푸른색을 심사숙고했습니다.간단한 광학 장비와 주머니 크기의 분광기, 손에 들고 있는 니콜 프리즘을 이용해 바닷물을 연구했습니다.[53]당시 제기되었던 여러 가지 바다 색깔에 대한 가설 중 가장 좋은 설명은 1910년 레일리 경의 설이었는데,[54][55] 그 설에 따르면, "심해의 대단히 존경받는 짙은 파랑은 물의 색과는 아무 상관이 없지만, 단순히 반성으로 본 하늘의 파랑"이라고 합니다.[56]레일리는 현재 레일리 산란이라고 알려진 현상,[57] 대기 중의 입자에 의한 빛과 굴절의 산란으로 푸른 하늘의 본질을 정확하게 묘사했었습니다.[58]물의 푸른 색에 대한 그의 설명은 본능적으로 옳다고 받아들여졌습니다.라만은 표면에 반사된 햇빛의 영향을 피하기 위해 니콜 프리즘을 사용하여 물을 볼 수 있었습니다.그는 바다가 평소보다 훨씬 더 파랗게 보이는 모습을 묘사했는데, 이것은 레일리와는 모순됩니다.[59]

S.S. 나르쿤다가 봄베이 하버(지금의 뭄바이 하버)에 정박하자마자 라만은 1921년 11월호에 실린 '바다의 색깔' 기사를 끝냈습니다.그는 레일리 교수의 설명이 "단순한 관찰 방식에 의해 의심받을 수 있다"(니콜 프리즘 사용)는 점에 주목했습니다.[59]그가 생각한 대로:

표면 반사를 차단하기 위해 니콜을 눈 앞에 두고 물속을 내려다보면, 태양 광선의 궤적이 물속으로 들어가 원근법에 의해 나타나 그 안의 상당한 깊이의 한 지점으로 수렴되는 것을 볼 수 있었다.문제는 다음과 같다.빛을 분산시키고 그 통로를 가시화시키는 것은 무엇인가?이 연결에서 고려해야 할 흥미로운 가능성은 확산되는 입자들이 적어도 부분적으로는 물 자체의 분자가 될 수 있다는 것이다.[10]

캘커타에 도착했을 때, 그는 랑군대학 출신인 그의 제자 K. R. 라마나단에게 IACS에서 추가 연구를 수행하도록 요청했다.[60]1922년 초, 라만은  >에 다음과 같이 보고한 바와 같이 결론을 내렸다.

이 논문에서는 하늘의 색채와 평행한 경우에서와 같이 분자 회절은 관측된 광도를 결정하며 그 색도 또한 매우 많이 결정한다는 전혀 다른 관점을 촉구하기 위해 제안한다.토론에 필요한 예비로서, 물 속 분자 산란 강도에 대한 이론적 계산과 실험적인 관찰이 제시될 것이다.]

그의 말 그대로, Ramanathan은 1923년에 정교한 실험 결과를 발표했습니다.[62]1924년 그의 벵골만에 대한 후속 연구는 완전한 증거를 제공했습니다.[63]현재 물의 본질적 색상은 적외선 흡수 O-H(산소와 수소 결합) 스트레칭 모드인 물 분자의 O-H(산소 및 수소 결합)의 오버톤 때문에 스펙트럼의 적색과 주황색 영역에서 더 긴 파장의 선택적 흡수에 주로 기인한다고 알려져 있습니다.[64]

라만 효과[;action=edit&section=6">편집하다]

주요기사 : >

배경[;action=edit&section=7">편집하다]

빛의 산란에 관한 라만의 두 번째 중요한 발견은 라만 효과라고 불리는 중요한 현상인 새로운 유형의 방사능이었습니다.[65]그는 물의 푸른색을 유발하는 빛의 산란 특성을 발견한 후 그 현상의 원리에 초점을 맞췄습니다.1923년 그의 실험은 특정 액체와 고체에서 햇빛을 보라색 유리를 통해 여과했을 때 입사 광선 외에 다른 광선이 형성될 가능성을 보여주었습니다.라마나단은 이것이 "형광의 추적"[10]의 경우라고 믿었습니다.1925년, 새로운 연구조합인 K. S. 크리슈난은 빛이 액체를 통해 산란할 때 일반적인 편광 탄성 산란 옆에 추가적인 산란선이 존재하게 된 이론적 배경에 주목했습니다.[66]그는 그 현상을 "약간 형광"[67]이라고 언급했습니다.그러나 그 현상을 정당화하려는 이론적 시도는 그 후 2년 동안 상당히 허무했습니다.[68]

주된 자극은 콤프턴 효과의 발견이었습니다.워싱턴 대학교의 아서 콤프턴 루이는 1923년에 전자파가 입자로도 묘사될 수 있다는 증거를 발견했습니다.[69]1927년까지 이 현상은 라만을 포함한 과학자들에 의해 널리 받아들여졌습니다.[70]1927년 12월 콤프턴의 노벨 물리학상 소식이 알려지자 라만은 황홀한 듯 크리슈난에게 이렇게 말했습니다.

"뛰어난 소식...정말 멋지다.하지만 여기 크리슈넌을 봐.만약 이것이 엑스레이의 사실이라면, 빛도 마찬가지일 것이다.나는 항상 그렇게 생각해 왔다.광학 아날로그와 콤프턴 효과가 있어야 한다.우리는 그것을 추구해야 하고 우리는 옳은 길을 가고 있다.그것은 반드시 발견되어야 하고 발견되어야 한다.노벨상은 반드시 수상해야 한다고 말했다.[71]

그러나 영감의 기원은 더 멀리 갔습니다.나중에 콤프턴은 "아마 2년 후에 라만 효과를 발견하게 된 것은 토론토 토론토 토론이었을 것"[21]이라고 회상했습니다.토론토 토론토 토론회는 1924년 토론토에서 열린 영국과학진흥협회(British Association for the Endance of Science) 회의에서 빛 양자 존재에 대한 논의였습니다.거기서 콤프턴은 그의 실험 결과를 발표했는데, 하버드 대학의 윌리엄 듀인은 빛이 파동이라는 증거를 가지고 자신의 실험 결과를 주장하였습니다.[72]라만은 두안느의 편을 들어 "컴튼, 자네는 아주 훌륭한 디베이터지만 진실은 자네 안에 있지 않네."[21]

산란 실험은[;action=edit&section=8">편집하다]

라만과 크리슈난에 의해 출판된 벤젠의 초기 라만 스펙트럼.[73]
크리슈난은 1928년 1월 초에 실험을 시작했습니다.[60]1월 7일, 그는 그가 어떤 종류의 순수한 액체를 사용하든, 그것이 가시적인 빛의 스펙트럼 내에서 항상 편광 형광을 발생시킨다는 것을 발견했습니다.그 결과를 본 라만은 왜 그 동안 그런 현상을 전혀 관찰하지 않았는지 놀라워했습니다.[60]그날 밤 그와 크리슈난은 새로운 현상을 '수정된 산란'이라고 명명하고 콤프턴 효과를 '수정되지 않은 산란'으로 언급하였습니다.2월 16일, 그들은 3월 31일에 출판된 "새로운 형태의 2차 방사선"이라는 제목의 원고를 네이처에 보냈습니다.[74]

1928년 2월 28일, 그들은 입사광과 별개로 수정된 산란 스펙트럼을 얻었습니다.빛의 파장 측정이 어렵기 때문에, 그들은 프리즘을 통해 햇빛으로부터 생성된 색의 시각적 관찰에 의존해 왔습니다.라만은 전자파를 탐지하고 측정하기 위한 분광기의 한 종류를 발명했습니다.[31][75]라만은 나중에 이 발명품을 언급하며 "내가 노벨상을 받았을 때, 저는 내 장비에 200루피를 거의 쓰지 않았다"[76]고 말했는데, 전체 실험에 대한 그의 총 지출이 그것보다 훨씬 더 많은 것이 분명했습니다.[77]그 순간부터 그들은 투명한 물질을 관통하고 분광기에 떨어져 스펙트럼을 기록할 수 있는 수은 아크 램프의 단색광을 이용하여 이 기구를 사용할 수 있었습니다.산란선은 이제 측정하고 사진을 찍을 수 있었습니다.[78][79]

 

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