Комбинационное рассеяние: свет рассказывает о веществе
В 1928 году Леонид Мандельштам и Григорий Ландсберг обнаружили, что свет, рассеянный кристаллом, может менять частоту. Это явление позволило изучать внутренние колебания вещества по спектру выходящего из него света.
Как это было
Учёные исследовали молекулярное рассеяние света в кристаллах, в частности в кварце. Их интересовало, как свет взаимодействует с веществом и что можно узнать из изменений его спектра. Ландсберг проводил тонкие оптические измерения, а Мандельштам участвовал в постановке и теоретическом осмыслении задачи.
В 1928 году в рассеянном свете обнаружились дополнительные спектральные линии, которых не было в падающем излучении. Их появление проверяли повторными опытами и расчётами. Исследователи связали новые линии с колебаниями частиц внутри кристалла. Почти одновременно аналогичное явление в жидкостях изучили индийские физики Чандрасекхара Раман и Кариаманиккам Кришнан.
Как это работало
Когда свет проходит через прозрачное вещество, небольшая его часть рассеивается. Обычно рассеянный свет сохраняет частоту исходного луча. Но при взаимодействии с колебаниями молекул или кристаллической решётки часть света отдаёт веществу энергию либо получает её обратно. Поэтому в спектре рядом с исходной линией появляются дополнительные линии с другими частотами.
Величина их сдвига зависит от колебаний, характерных для исследуемого вещества. По набору таких сдвигов можно получать сведения о составе и строении образца, не опираясь только на его внешний вид.
Что было дальше
Комбинационное рассеяние стало основой спектроскопического метода, который используют для исследования молекул, кристаллов и различных материалов. Для анализа достаточно измерить свет, рассеянный образцом, и сопоставить спектральные линии с известными особенностями вещества. Открытие вошло в историю физики также под названием «эффект Рамана»; в 1930 году Нобелевскую премию за исследования этого явления получил Раман.
В те же годы
«Илья Муромец»: воздушный корабль Сикорского
10 (23) декабря 1913 года в Петербурге впервые поднялся в воздух четырёхмоторный биплан «Илья Муромец» конструкции Игоря Сикорского. Он ставил рекорды грузоподъёмности, а в Первую мировую войну стал тяжёлым бомбардировщиком.
1913авиация«Русский витязь»: первый самолёт с четырьмя моторами
В 1913 году на Русско-Балтийском вагонном заводе в Петербурге Игорь Сикорский построил «Русский витязь» — первый в мире четырёхмоторный самолёт и крупнейшее воздушное судно своего времени.
1914химия и материалыКарболит: искусственная смола для электротехники
В 1913–1914 годах химики Григорий Петров, Василий Лисев и Константин Тарасов получили отечественный фенолоформальдегидный материал — карболит. В 1914 году началось освоение его производства под Орехово-Зуевом.
1915оружие и военная техникаПротивогаз Зелинского — Кумманта: маска и угольный фильтр
В 1915 году химик Николай Зелинский предложил применять активированный уголь для защиты дыхания от отравляющих газов. Инженер Михаил Куммант разработал плотно прилегающую резиновую маску; их решения объединили в фильтрующем противогазе.
1920сельское хозяйствоЗакон Вавилова: сходные признаки у родственных растений
В 1920 году Николай Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Он показал, что у близкородственных видов растений часто встречаются сходные наборы наследственных различий.
1922ракеты и космосМодель Фридмана: Вселенная, которая меняется со временем
В 1922 году математик и физик Александр Фридман получил нестационарные решения уравнений общей теории относительности. Они показали, что математическое описание Вселенной допускает изменение её масштабов со временем.