「ラマン効果」散乱光中の入射光と異なる光の振動数が観測 「レイリー散乱」空の色が青く見える「ミー散乱」雲の色が白く見える 「火星の夕焼けは青い」大気成分の違いにより、地球より赤い光が散乱しやすいから

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光を物質に照射する時、散乱光の
中に元の光とは振動数の異なる
光が混じって観測される現象を
「◯◯◯効果」という?
トエゾマ
ンラピコ
ラマン(答)
「ラマン効果」

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火星で見られる
夕焼けは赤い
×(答)
○青い

ラマン分光法の原理
光が物質に入射して分子と衝突すると、その一部は散乱されます。この散乱光の波長を調べると、大部分の成分は入射光と同じ波長(レイリー散乱光)ですが、極わずかな成分として、入射光と異なった波長の光が含まれています。 Chandrasekhara Venkata Raman(1888-1970、インド)は、この入射光と異なった波長をもつ光の振動数が、分子の固有振動数になっていることを発見してラマン効果と名付け、その功績から1930年にノーベル物理学賞を受賞しました。

ラマン分光法とは、この入射光と異なった波長をもつ光(ラマン散乱光)の性質を調べることにより、物質の分子構造や結晶構造などを知る手法です。 入射光の波長は単色光が望ましいですが、ラマン効果は光の散乱現象なので理論上どんな波長でも構いません。ただし、ラマン散乱光の強度は、レイリー散乱光の強度に対してわずか10のマイナス6乗程度と極めて微弱なため、実用的にはレーザーのような高強度光源を用いる必要があります。
引用元: ラマン分光法の原理と特徴 | ナノフォトン株式会社.

ラマン効果(ラマンこうか)またはラマン散乱は、物質に光を入射したとき、散乱された光の中に入射された光の波長と異なる波長の光が含まれる現象。1928年インドの物理学者チャンドラセカール・ラマンとK・S・クリシュナンが発見した。
>ラマン効果は、入射するフォトンと物質との間にエネルギーの授受が行われるために起こる。つまりラマン効果による散乱光と入射光とのエネルギー差は、物質内の分子や結晶の振動準位や回転準位、もしくは電子準位のエネルギーに対応している。分子や結晶はその構造に応じた特有の振動エネルギーを持つため、単色光源であるレーザーを用いることで物質の同定などに用いられている(ラマン分光法)。
引用元: ラマン効果 – Wikipedia.

レイリー散乱(レイリーさんらん、Rayleigh scattering)とは、光の波長よりも小さいサイズの粒子による光の散乱である。透明な液体や固体中でも起きるが、典型的な現象は気体中の散乱であり、太陽光が大気で散乱されることによって、空が青く見えるというものである。レイリー卿ジョン・ウィリアム・ストラットにちなむ。
引用元: レイリー散乱 – Wikipedia.

ミー散乱(ミーさんらん、独:Mie-Streuung)は、光の波長程度以上の大きさの球形の粒子による光の散乱現象である[1]。粒子のサイズが非常に大きくなると、ミー散乱と幾何光学の二つの手法による計算結果が類似するようになる。なお、波長に対して粒子(散乱体)が大きい場合は回折散乱が、光の波長の1/10以下になるとレイリー散乱が適用される。
引用元: ミー散乱 – Wikipedia.

地球とは真逆の火星の空。なぜ昼間の空は赤っぽく、夕焼けは神秘的な青なのか? IRORIO(イロリオ)
http://irorio.jp/sakiyama/20130626/66014/
>いわずもがな地球の空は青い。その理由は、太陽光の中でも周波数の短い青っぽい色だけが大気中にある小さな粒子にぶつかり散乱するためで、それが至る所で起こって我々の目に届く。太陽がオレンジっぽく見えるのは、その影響を受けなかった黄色〜赤っぽい色が大気中の粒子をすりぬけ我々に届くためだ。そして朝焼けや夕焼け時には、太陽光は更に厚い大気を進まなくてはならず、更に多くの青色を散乱させる。そのため散乱されずに済んだ赤っぽい色だけが観測者に届き、夕日を赤く染めるという原理だ。
>…米アリゾナ大学の天文学者マーク・レモン氏によると、火星の大気は地球よりもずいぶん薄く、その大気の塵の1%を構成していると思われている粒子(酸化鉄や磁鉄鉱)のサイズがやや大きめだ。この錆びた大きめの粒子が大気中に蔓延しているせいで、太陽光の中の周波数が長い赤っぽい光の方が散乱され、そのせいで昼間の空が黄色っぽい茶色に見えるのだそう。そして日没時になると、地球と同じように太陽光は昼間よりも厚い大気と塵の中を通らなくてはならない。そうなると赤いスペクトラムの光が更に散乱され、散乱されずに済んだ青っぽい光だけが、直接観測者に届くというわけだ。…
引用元: 地球とは真逆の火星の空。なぜ昼間の空は赤っぽく、夕焼けは神秘的な青なのか? – IRORIO(イロリオ).

19世紀末までは、光は大気中のチリや水滴にあたって散乱していると考えられていました。ところが、チリや水滴は光の波長より大きいのです。光の散乱は、光の波長より小さい物体に光があたると発生します。そこで、空気中の窒素や酸素の分子にあたって散乱していると結論づけたのがレイリー(イギリスの物理学者・1842-1919)です。散乱にもいろいろ種類がありますが、この空気中の分子による散乱などを特に「レイリー散乱」というのはそのためです。
>光には、青い光や赤い光があります。一般の光は、いくつもの光が組み合わさっているもので、それぞれの光はそれぞれの波長を持っています。この光を波長の成分で分解したものを「スペクトル」といいますが、青い光は波長が短く、赤い光は波長が長くなっています。空が青いのは、波長が短いほど「散乱」は強くなるため、青い光が赤い光よりずっと強く散乱されるからなのです。(もっと波長の短い紫が見えないのは人間の目が紫を感じにくいためです。)朝と夕方の空が赤くなるのは、太陽の光が突き抜ける大気層の距離と道筋に関係があります。通過する大気層の距離が長くなるので青い光は散乱されきってしまい、逆に散乱されにくい赤やオレンジの色が強調されて人間の目に届くためです。
>レイリー散乱では、散乱光の強度は波長の4乗に反比例します。赤い光の波長は、青い光の波長の約2倍ですから、散乱は約16倍も弱いことになるのです。またレイリーは、散乱は光の進行方向に最も強く、直角方向でその2分の1になることも発見しています。日中の太陽は真上にあるので、上向きに空を見ている人間の目には最も光の散乱が強い状態となり、「青い空が見える」ということになります。ちなみに、光の波長と、空中に浮いている水滴やエアゾールなど粒の大きさがほとんど等しいときは、「ミー散乱」します。この場合の散乱の強さは波長と関係がありません。雲が白く見えたり、大気汚染があると空が白っぽく見えるのはこのためです。
引用元: キヤノン:技術のご紹介 | サイエンスラボ 空はなぜ青いの?.