海洋之蓝 海水为啥是蓝色的？一个印度人发现……

海水无色透明，海水是蓝色的。为什么？这个在现代人看来挺简单的问题，被列在“十万个为什么”里，一个世纪前科学家还不清楚，直到一位印度科学家进行深入研究，给出了完美答案，才获得诺贝尔奖...

一个

1921年夏天，在欧亚大陆和非洲之间的地中海上，一艘豪华轮船缓缓行驶。广阔的蓝色大海是平静的。在船尾的甲板上，一个八九岁的男孩和他的妈妈正在看着大海。

“大海为什么是蓝色的？”男孩突然问了些问题。慈母无言以对，目光投向旁边一个中年印度人求救。

中年人蹲下来，拉着小男孩的手，犹豫了一会儿，说:“这是因为大海反射了天空的蓝色空”

蓝色地中海

中年人犹豫不决，因为这个男孩多年来一直在关注他问的问题。他这次打算回印度，所以尽一切努力研究这个问题。

他叫拉曼，33岁，是印度最高学府加尔各答大学的物理学教授。

在加尔各答大学，除了拉曼的正常教学，他还花时间学习声学和力学。他的研究成果引起了英国科学界的关注。

印度当时是英国殖民地，拉曼心中燃烧着炽热的爱国主义。他认为欧洲人能做的，印度人也能做。

在多年的科学研究中，拉曼对英国物理学家瑞利的光散射理论表示怀疑。

瑞利通过实验得出一个结论，就是太阳光遇到大气分子后，大部分红光被吸收，大部分蓝光被散射，所以天空空一般是蓝色的；他进一步推断，海水之所以没有颜色，看起来是蓝色的，是因为它反映了天空的颜色空。

天空中的蓝色是这样形成的

不知道是从小养成的深究自然奥秘的习惯，还是研究光散射时查阅文献的深度思考，拉曼一直怀疑瑞利关于海反射天空的颜色空变成蓝色的推论。

这种怀疑一直持续到他在英国牛津举行的英国大学会议上代表印度科学界，乘船穿越地中海遇到这个好奇的男孩。为了不让男孩失望，他“借用”了莱利的话来回答。

拉曼回答了男孩的问题后，总是感到不安。他迅速回到船舱，阅读相关资料；见没有结果，便掏出尼可棱镜，来到甲板上，仔细观察海面。

之所以选择这种镜子，是因为在观察海面反射的光线时，可以消除来自天空的蓝光空，这样看到的光就是海水本身的颜色。

尼科尔棱镜示意图

“上帝，大海的颜色其实比天空的蓝色更深空”拉曼低声嘀咕道。“原来蓝海根本不是反射蓝色的天空空，莱利的话是错的。”

眼见为实·拉曼证实瑞利的第二个问题是错误的。但由于缺少更多的实验设备，他只能压抑自己的好奇心，准备回印度深造。

一路上，男孩的问题一直萦绕在他的脑海里。

2

那年9月，刚回到加尔各答大学的拉曼和他的助手探索了蓝海的奥秘。他用光栅分析海水的颜色，发现海水光谱的最大值比day 空光谱的最大值更蓝。这进一步说明，海的颜色不是天空空的颜色造成的，而是它本身的一个特征。

然后拉曼通过观察光在纯水和冰块中的散射获得了大量有力的证据，最终取得了可喜的成果。

1922年，《皇家学会会报》发表了拉曼的一篇论文。本文详细分析了水分子散射光使海水呈现蓝色的原理:太阳光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成，波长由长变紫，其中波长较长的红、橙、黄光穿透力较强，最容易被水分子吸收；波长较短的蓝光穿透力较弱，遇到纯海水最容易被水分子散射，这才是蓝海真正的奥秘。

文末，瑞利关于蓝天空的结论是正确的，但他对蓝色海水的解释是不合理的。

瑞利探索蓝天之谜空

拉曼最终用他的行动告诉了世界:印度人可以做欧洲人可能做不到的事情。

让拉曼更加激动的是，他在实验中发现，光散射这个课题的研究意义远远超出了课题本身:它很可能把光学带到物理化学这个深奥的领域。

这个信念对拉曼后来的工作有两个影响:一是光散射问题是加尔各答大学科研活动的主题之一；其次，通过各种巧妙的实验对光的散射进行研究，归纳为一种物理现象。

三

五年多后，拉曼和他的助手们努力研究光通过固体、液体和气体物质的散射现象。在实验中，他们多次更换光源、镜头和探测器，只是为了证明数据的准确性。

1928年2月28日下午，拉曼和他的助手做了一个在光学上有重大意义的实验。他从目视分光镜上看到，在蓝色和绿色区域有两条以上锐利的亮线；这两条线的波长低于入射光的频率。

基于之前的实验，拉曼得到了一个结论:当光照射到样品表面时，物质中的分子吸收部分能量，以不同的方式和程度振动，然后以较低的频率散射光。

拉曼实验示意图

半个月后，3月16日，拉曼在南印度科学协会成立大会上做了题为《新辐射》的报告，详细介绍了实验过程和理论解释。不久之后，英国物理学家Primacym提出将拉曼关于光散射的结论称为“拉曼效应”。这个术语很快被世界各地的科学家接受。

一石激起千层浪。拉曼效应已经蔓延到世界各地，引起了国际科学界的高度评价和极大关注。英国皇家科学家称之为“20世纪20年代实验物理三四大杰出发现之一”，而美国光谱学权威伍德则认为“拉曼教授为分子结构的研究开辟了一个新领域……”

从1928年到1937年，世界上发表了1785篇关于拉曼效应的论文，成功地研究了2500多种化合物。

拉曼效应的发现不仅为研究物理结构提供了有效的手段，也为全世界的科学研究开辟了新的途径。拉曼在1930年获得诺贝尔物理学奖，成为第一个获得诺贝尔科学奖的亚洲人。

据说获奖的消息是加尔各答一家通讯社电话通知的。那时，拉曼正专心于实验室的工作。接到电话后，他的学生冲进实验室，兴奋地报道了这个消息。

拉曼反应平静，只问了一句:“我是一个人享受还是必须和陌生人分享？”

也许，他的思维已经跳到了地中海，像一面镜子，他正在用尼可棱镜观察蓝色的大海...

拉曼图像

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印度物理学家拉曼因在光散射和拉曼效应发现方面的研究工作获得1930年诺贝尔物理学奖，是第一位获得诺贝尔物理学奖的亚洲科学家。他也是一个教育家，从事研究生的培养，把很多优秀的人才送到了印度的很多重要岗位。1934年，拉曼和其他学者一起成立了印度科学院，并亲自担任院长。

1.瑞利:英国物理学家，世界上第一个用科学解释天空空为什么是蓝色的人。原名约翰·威廉·斯特拉特，被尊称为瑞利三世男爵。1892年，瑞利通过密度测量发现了第一种惰性气体——氩气。1904年，他因发明瑞利散射而获得诺贝尔物理学奖。

2.光散射:光在传播过程中，会不断遇到障碍物。当障碍物的大小和波长相近时，障碍物会选择性地透射光线，从而使其他光线的传播方向发生偏转，就像棱镜可以散射光一样。这种现象叫做光散射。

3.尼科尔棱镜:利用光的全反射和晶体的双折射原理制成的偏振仪器。