日本大百科全書(ニッポニカ) 「ラマン効果」の意味・わかりやすい解説
ラマン効果
らまんこうか
単色光を気体、液体または固体に当てたとき、散乱光の中にわずかに波長の違う光を生ずる現象。1928年インドの物理学者C・V・ラマンによって発見された。散乱光の中のおもな成分は、入射光と同じ波長をもっており、レイリー散乱光とよばれる。ラマン効果の原因は、照射された物質の分極率が、物質中の原子の振動や回転運動によって変動しているためで、入射光と物質とでつくられた状態がそれらによって変調された結果、散乱光の中に振動数の違った成分をもつようになったのである。一般にラマン散乱光の波長は入射光の波長より長い。これをストークス光という。しかし、物質の温度が高い場合には、入射光より短波長の散乱光を生ずる場合もあり、アンチ・ストークス光とよばれる。
ラマン散乱における波長の変化、すなわち振動数の変化は、散乱の際に入射光の光子のエネルギーに振動・回転の量子エネルギーが付加または除去されたためで、その量子エネルギーが熱エネルギーに比べて大きいときには、物質からそのエネルギーが光のエネルギーに変換される確率はきわめて小さく、光のエネルギーが物質のほうに与えられるストークス光のみが観測される。ラマン散乱光の振動数変化量は、振動（または回転）量子エネルギーを示しているので、分子振動や固体中のフォノン（音子）の研究に利用される。ラマン・スペクトルはこの意味で赤外吸収スペクトルと同種の研究手段であるが、選択則が違うため両者は相補的な関係にある。レーザーの出現によってきわめて精密な実験が可能となり、ラマン散乱は赤外吸収スペクトル以上に広く活用されている。
入射光の強度が強くなると、散乱光による誘導放射がおこるようになり、散乱光の強さが急激に増加する。これを誘導ラマン効果という。また入射光の波長が物質の吸収線の波長に近づくと、ラマン光の強さを増す。これを共鳴ラマン効果という。さらに、金、銀、銅などの金属表面に吸着した分子種で、ラマン散乱強度が通常から106倍程度の増大がみられる。これを表面増強ラマン効果という。
［尾中龍猛・伊藤雅英］
『浜口宏夫・平川暁子編『ラマン分光法』（1988・学会出版センター）』