Комбінаційне розсіяння світла, розсіяння світла речовиною, що супроводиться помітною зміною частоти розсіюваного світла. Якщо джерело випускає лінійчатий спектр, то при До. р. с. в спектрі розсіяного світла виявляються додаткові лінії, число і розташування яких тісно пов'язані з молекулярною будовою речовини. До. р. с. відкрито в 1928 радянськими фізиками Р. С. Ландсбергом і Л. І. Мандельштамом при дослідженні розсіяння світла в кристалах і одночасно індійськими фізиками Ч. Ст Раманом і К. С. Крішнаном при дослідженні розсіяння світла в рідинах (у зарубіжній літературі До. р. с. часто називають ефектом Рамана). При До. р. с. перетворення первинного світлового потоку супроводиться зазвичай переходом розсіюючих молекул на інші коливальні і обертальні рівні (див. Молекулярні спектри ) , причому частоти нових ліній в спектрі розсіяння є комбінаціями частоти падаючого світла і частот коливальних і обертальних переходів розсіюючих молекул — звідси і назв.(назва) «До. р. с.».
Для спостереження спектрів До. р. с. необхідно сконцентрувати інтенсивний пучок світла на об'єкті, що вивчається. Як джерело збуджуючого світла найчастіше застосовують ртутну лампу, а з 60-х рр. — лазерний промінь. Розсіяне світло фокусується і потрапляє в спектрограф, де спектр До. р. с. реєструється фотографічним або фотоелектричним методами.
До. р. с. найчастіше пов'язано із зміною коливальних станів молекул. Такий спектр До. р. с. складається з системи супутників, розташованих симетрично відносно збуджуючої лінії з частотою n. Кожному супутнику з частотою n — n i (червоний, або стоксов, супутник) відповідає супутник з частотою n + n i (фіолетовий, або антистоксовий, супутник). Тут n i — одна з власних частот коливань молекули. Таким чином, вимірюючи частоти ліній До. р. с., можна визначати частоти власних (або нормальних) коливань молекули, що виявляються в спектрі До. р. с. Аналогічні закономірності мають місце і для обертального спектру До. р. с. В цьому випадку частоти ліній визначаються обертальними переходами молекул. У простому випадку обертальний спектр До. р. с. — послідовність майже рівновіддалених симетрично розташованих ліній, частоти яких є комбінаціями обертальних частот молекул і частоти збуджуючого світла.
Згідно квантової теорії, процес До. р. с. складається з двох зв'язаних між собою актів — поглинання первинного фотона з енергією h n ( h — Планка постійна ) і випускання фотона з енергією h n '' (де n'' = n ± n i ), електронів молекули, що відбуваються в результаті взаємодії, з полем падаючої світлової хвилі. Молекула, що знаходиться в незбудженому стані, під дією кванта з енергією h n через проміжне електронний стан, випускаючи квант h (n — n i ), переходить в стан з коливальною енергією h n i . Цей процес приводить до появи в розсіяному світлі стоксової лінії з частотою n — n i (). Якщо фотон поглинається системою, в якій вже збуджені коливання, то після розсіяння вона може перейти в нульовий стан; при цьому енергія розсіяного фотона перевищує енергію поглиненого. Цей процес приводить до появи антистоксової лінії з частотою n + n i () .
Вірогідність w До. р. с. (а отже, інтенсивність ліній До. р. с.) залежить від інтенсивностей збуджуючого I 0 і розсіяного I випромінювання: w= ai 0 (b + J), де а і b — деякі постійні; при збудженні До. р. с. звичайними джерелами світла (наприклад ртутною лампою) другий член малий і їм можна нехтувати. Інтенсивність ліній До. р. с. в більшості випадків вельми мала, причому при звичайних температурах інтенсивність антистоксових ліній I acт , як правило, значно менше інтенсивності стоксових ліній I cт . Оскільки вірогідність розсіяння пропорційна числу розсіюючих молекул, те відношення I acт /i cт визначається відношенням населенностей основного і збудженого рівнів (див. Населеність рівня ) . При звичайних температурах населеність збуджених рівнів невелика і, отже, інтенсивність антистоксової компоненти мала. З підвищенням температури їх населеність зростає (див. Больцмана статистика ) , що приводить до збільшення інтенсивності антистоксових ліній. Інтенсивність ліній До. р. с. I залежить від частоти n збуджуючого світла: на великих відстанях (у шкалі частот) від області електронного поглинання молекул I ~ n 4 , при наближенні до смуги електронного поглинання спостерігається швидше зростання їх інтенсивності. В деяких випадках при малих концентраціях речовини удається спостерігати резонансне До. р. с. — коли частота збуджуючого світла потрапляє в область смуги поглинання речовини. При збудженні До. р. с. лазерами великої потужності вірогідність До. р. с. зростає і виникає вимушене До. р. с. (див. Вимушене розсіяння світла ) , інтенсивність якого того ж порядку, що і інтенсивність збуджуючого світла.
Лінії До. р. с. більшою чи меншою мірою поляризовані (див. Поляризація світла ). При цьому різні супутники однієї і тієї ж збуджуючої лінії мають різну міру поляризації, характер же поляризації стоксова і антистоксового супутників завжди однаковий.
До. р. с., як і інфрачервона спектроскопія, є ефективним методом дослідження будови молекул і їх взаємодії з довкіллям. Істотно, що спектр До. р. с. і інфрачервоний спектр поглинання не дублюють один одного, оскільки визначаються різними відбору правилами . Зіставляючи частоти ліній в спектрі До. р. с. і інфрачервоному спектрі однієї і тієї ж хімічної сполуки, можна судити про симетрію нормальних коливань і, отже, про симетрію молекули в цілому. Таким дорогою з декількох передбачуваних моделей молекули може бути вибрана реальна модель, що відповідає закономірностям в спостережуваних спектрах. Частоти, а також інші параметри ліній До. р. с. у багатьох випадках зберігаються при переході від одного з'єднання до іншого, що володіє тим же структурним елементом. Ета т.з. характеристична параметрів ліній До. р. с. лежить в основі структурного аналізу молекул з невідомою будовою.
До. р. с. в кристалах володіє деякими особливостями. Коливання атомів в кристалі можна ототожнити з газом фононів, а До. р. с. в кристалах розглядати як розсіяння на фононах. Інші квазічастинки кристала (полярітони. магнони і ін.) також вивчаються методами До. р. с.
Спектри До. р. с. кожного з'єднання настільки специфічні, що можуть служити для ідентифікації цього з'єднання і виявлення його в сумішах. Якісний і кількісний аналіз по спектрах До. р. с. широко застосовують в аналітичній практиці, особливо при аналізі сумішей вуглеводнів.
Завдяки вживанню лазерів як джерела збуджуючого світла () значно розширився круг об'єктів, доступних для дослідження методами До. р. с., стало можливим детальніше вивчення газів, порошків і забарвлених речовин, наприклад напівпровідникових матеріалів. Крім того, вживання лазерів різко скоротило вимоги до кількості досліджуваної речовини.
Літ.: Ландсберг Р. С., Ізбр. праці, М., 1958, с. 101—170; Мандельштам Л. І., Полн. собр. праць, т. 1, М., 1947, с. 293, 305; Raman С. V., Krishnan До. S., A new type of secondary radiation, «Nature», 1928, v. 121 № 3048, р. 501; Сущинський М. М., Спектри комбінаційного розсіяння молекул і кристалів, М., 1969; Light scattering spectra of solids, ed by G. B. Wright, B., 1969; Ландсберг Р. С., Бажулін П. А., Сущинський М. М., Основні параметри спектрів комбінаційного розсіяння вуглеводнів, М., 1956; Брандмюллер І., Мозер Р., Введення в спектроскопію комбінаційного розсіяння світла, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1964; Бобовіч Я. С., Останні досягнення в спектроскопії спонтанного комбінаційного розсіяння світла, «Успіхи фізичних наук», 1969, т. 97, ст 1, с. 37.
