C. V. Raman

Das Wesen der Wissenschaft ist unabhängiges Denken, harte Arbeit und nicht Ausrüstung. Als ich meinen Nobelpreis erhielt, hatte ich kaum 200 Rupien für meine Ausrüstung ausgegeben.

Chandrasekhara Venkata Raman war ein indischer Physiker, der bahnbrechende Arbeiten auf dem Gebiet der Lichtstreuung leistete. Mit seinem Studenten K. S. Krishnan entdeckte er, dass sich das Licht bei der Durchquerung eines transparenten Materials verändert – einige der abgelenkten Lichtstrahlen ändern ihre Wellenlänge und Amplitude. Dieses Phänomen war eine neue Art der Lichtstreuung und wurde später als Raman-Effekt oder Raman-Streuung bekannt. Raman erhielt 1930 den Nobelpreis für Physik und war die erste asiatische Person, die einen Nobelpreis in einem Wissenschaftszweig erhielt.

Raman wurde in eine Hindu-Tamil-Brahmanenfamilie geboren und war ein hochbegabtes Kind. Er vollendete seine Sekundar- und Oberschulbildung an der St Aloysius' Anglo-Indian High School im Alter von 11 bzw. 13 Jahren. Er bestand sein Bachelorexamen an der University of Madras mit Auszeichnung in Physik vom Presidency College im Alter von 16 Jahren. Seine erste Forschungsarbeit über die Beugung von Licht wurde 1906 veröffentlicht, während er noch Doktorand war. Im folgenden Jahr erhielt er seinen M.A.-Abschluss. Mit 19 Jahren trat er als Hilfsrechnungsführer dem Indian Finance Service in Kolkata bei. Dort lernte er die Indian Association for the Cultivation of Science IACS kennen, das erste Forschungsinstitut Indiens, das ihm unabhängige Forschung ermöglichte und wo er seine Hauptbeiträge zur Akustik und Optik leistete.

1917 wurde er von Ashutosh Mukherjee zum ersten Palit Professor of Physics am Rajabazar Science College unter der University of Calcutta ernannt. Bei seiner ersten Europareise inspirierte ihn das Mittelmeer dazu, die Ursache der blauen Farbe des Meeres korrekt als Beugungsphänomen zu beschreiben. Er gründete 1926 die Indian Journal of Physics. Er und Krishnan entdeckten am 28. Februar 1928 ein neues Phänomen der Lichtstreuung, das sie „modifizierte Streuung" nannten, aber später als Raman-Effekt bekannt wurde. Der Tag wird jährlich von der indischen Regierung als National Science Day gefeiert. Raman wechselte 1933 zum Indian Institute of Science in Bangalore, um dessen erster indischer Direktor zu werden. Dort gründete er im selben Jahr die Indian Academy of Sciences. Er gründete 1948 das Raman Research Institute, wo er bis zu seinen letzten Tagen arbeitete.

1954 würdigte die indische Regierung ihn mit dem ersten Bharat Ratna, zusammen mit dem Politiker C. Rajagopalachari und dem Philosophen Sarvepalli Radhakrishnan, der höchsten Zivilauszeichnung des Landes. Er zerstörte die Medaille später als Protest gegen die Politik des Premierministers Jawaharlal Nehru zur wissenschaftlichen Forschung.

Frühe Jahre und Ausbildung

C. V. Raman wurde in Tiruchirapalli, Madras Presidency, jetzt Trichy, Tamil Nadu, in eine Hindu-Tamil-Familie geboren, Sohn von Chandrasekhara Ramanathan Iyer und Parvathi Ammal. Er war das zweite von acht Kindern. Sein Vater war Lehrer an der örtlichen High School und verdiente ein bescheidenes Einkommen. Er erinnerte sich: „Ich wurde mit einem silbernen Löffel im Mund geboren. Bei meiner Geburt verdiente mein Vater das großartige Gehalt von zehn Rupien pro Monat!" 1892 zog seine Familie nach Visakhapatnam, damals Vishakapatnam oder Vizagapatam oder Vizag in Andhra Pradesh, da sein Vater an das Lehrerkollegium für Physik am Mrs A.V. Narasimha Rao College berufen wurde. Dort besuchte Raman die St Aloysius' Anglo-Indian High School. Er bestand die Matriculation mit 11 Jahren und das FA-Examen, das dem heutigen Intermediate-Examen, PUC-PDC und +2 entspricht, mit Stipendium im Alter von 13 Jahren.

1902 trat Raman dem Presidency College in Madras, jetzt Chennai, bei, wohin sein Vater versetzt worden war, um Mathematik und Physik zu unterrichten. 1904 erhielt er einen B.A.-Abschluss von der University of Madras, wo er Erster war und die Goldmedaille in Physik gewann. Mit 18 Jahren veröffentlichte er, noch als Doktorand, seine erste wissenschaftliche Arbeit über Lichtbeugung in der britischen Zeitschrift Philosophical Magazine 1906. Er schloss seinen M.A.-Abschluss von derselben Universität 1907 mit höchster Auszeichnung ab. Seine zweite Arbeit, die im selben Jahr in der gleichen Zeitschrift veröffentlicht wurde, befasste sich mit der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Sie erschien neben Lord Rayleighs Arbeit über die Empfindlichkeit des Ohrs für Schall, woraufhin Lord Rayleigh begann, mit Raman zu kommunizieren und ihm höflich „Professor" nannte.

Sich Ramans Fähigkeiten bewusst, bestand sein Physiklehrer Richard Llewellyn Jones darauf, dass er seine Forschung in England fortsetzt. Jones arrangierte eine ärztliche Untersuchung Ramans bei Colonel Sir Gerald Giffard. Die Untersuchung ergab, dass Raman das raue Klima Englands nicht überstehen würde, an was er sich später erinnerte und sagte: „Er untersuchte mich und bescheinigte mir, dass ich an Tuberkulose sterben würde… wenn ich nach England gehen würde."

Laufbahn

Ramans älterer Bruder Chandrasekhara Subrahmanya Ayyar war dem Indian Finance Service, jetzt Indian Audit and Accounts Service, beigetreten. In keiner Lage, um im Ausland zu studieren, folgte Raman ihm nach und qualifizierte sich mit der ersten Position in der Aufnahmeprüfung im Februar 1907 für den Indian Finance Service. Er kommentierte später: „Ich blickte auf alle Kandidaten, die sich dort versammelt hatten, und ich wusste, dass ich Erster werde." Er wurde im Juni 1907 in Calcutta, jetzt Kolkata, als Assistant Accountant General stationiert. Dort war er äußerst begeistert von der Indian Association for the Cultivation of Science IACS, dem ersten Forschungsinstitut, das 1876 in Indien gegründet wurde. Er freundete sich sofort mit Asutosh Dey an, der schließlich sein lebenslanger Mitarbeiter werden würde, Amrita Lal Sircar, Gründer und Sekretär der IACS, und Ashutosh Mukherjee, Vorstandsmitglied des Instituts und Vizekanzler der University of Calcutta. Mit solch einer Verbindung erhielt er die Erlaubnis, in seiner Freizeit zu forschen. Bis dahin hatte das Institut noch keine regulären Forscher rekrutiert oder Forschungspapiere veröffentlicht. Ramans Artikel „Newton's rings in polarised light" wurde 1907 in Nature aus dem Institut veröffentlicht.

1909 wurde Raman nach Rangoon, Burma, jetzt Myanmar, versetzt, um die Position eines Währungsbeamten anzunehmen. Nach nur wenigen Monaten musste er nach Madras zurückkehren, da sein Vater einer schweren Krankheit erlag. Der darauffolgende Tod seines Vaters und die Bestattungszeremonien ließen ihn für den Rest des Jahres dort bleiben. Bald nachdem er die Arbeit in Rangoon wiederaufnahm, wurde er 1910 nach Nagpur, Maharashtra, versetzt. Bevor er noch ein Jahr in Nagpur arbeitete, wurde er 1911 zum Accountant General befördert und erneut nach Calcutta versetzt.

Ab 1915 begann die University of Calcutta, Forschungsstudenten unter Raman bei der IACS zuzuweisen. Sudhangsu Kumar Banerji, der später Director General of Observatories des Indian Meteorological Department wurde, ein PhD-Scholar unter Ganesh Prasad, war sein erster Student. 1917 richtete die University of Calcutta einen neuen Lehrstuhl für Physik ein, der den Namen Palit Professor of Physics erhielt, nach dem Wohltäter Sir Taraknath Palit. Ashutosh Mukherjee lud Jagadish Chandra Bose ein, die Position anzunehmen, aber Bose lehnte ab. Als zweite Wahl wurde Raman der erste Palit Professor of Physics und wurde auf dem neu gebildeten Rajabazar Science College-Campus der University of Calcutta stationiert. Er trat widerstrebend nach einem Jahrzehnt als Beamter zurück, was als „höchstes Opfer" beschrieben wurde, da sein Gehalt als Professor etwa halb so hoch war wie sein damaliges Gehalt. Der Vorteil war jedoch, dass er sich der dedizierten Forschung widmen konnte, wie explizit im Bericht seiner Aufnahme an der Universität angegeben wurde:

Mr C.V. Ramans Annahme der Sir T N Palit Professorship unter der Bedingung, dass er nicht verpflichtet ist, Indien zu verlassen... Berichtet, dass Mr C. V. Raman sein Amt als Palit Professor of Physics ab 2.7.17 angetreten hat... Mr Raman teilte mit, dass er nicht verpflichtet wird, Lehrarbeiten in MA- und MSc-Klassen zu übernehmen, zum Nachteil seiner eigenen Forschung oder zur Unterstützung fortgeschrittener Studenten bei ihren Forschungen.

Die University of Calcutta ordnete Raman PhD-Studenten zu, und andere Universitäten folgten, einschließlich der University of Allahabad, Rangoon University, Queen's College Indore, Institute of Science Nagpur, Krisnath College und University of Madras. Bis 1919 hatte Raman mehr als ein Dutzend Studenten betreut. Nach Sircars Tod 1919 erhielt Raman zwei Ehrenämter bei der IACS, Honorarprofessor und Ehrensekretar. Er bezeichnete diese Zeit als die „goldene Ära" seines Lebens.

Ramans Ernennung zum Palit Professor wurde von einigen Mitgliedern des Senats der University of Calcutta stark abgelehnt, besonders von ausländischen Mitgliedern, da Raman keinen PhD hatte und nie im Ausland studiert hatte. Als eine Art Gegenreaktion arrangierte Mukherjee einen Ehren-DSc, den die University of Calcutta Raman 1921 verlieh. Im selben Jahr besuchte er Oxford, um einen Vortrag zum Kongress der Universitäten des Britischen Empire zu halten. Er war inzwischen weit bekannt, und seine Gastgeber waren J. J. Thomson und Lord Rutherford. Bei seiner Wahl zum Fellow der Royal Society 1924 fragte Mukherjee ihn nach seinen zukünftigen Plänen, worauf er antwortete: „Der Nobelpreis natürlich." 1926 gründete er die Indian Journal of Physics als erster Herausgeber. Der zweite Band der Zeitschrift veröffentlichte seinen berühmten Artikel „A new radiation", der die Entdeckung des Raman-Effekts berichtete.

Raman wurde 1932 von Debendra Mohan Bose als Palit Professor nachfolgt. 1933 verließ er Kolkata, um sich dem Indian Institute of Science in Bangalore als dessen erster indischer Direktor anzuschließen. Maharaja Krishnaraja Wadiyar IV., der König von Mysore, Jamsetji Tata und Nawab Sir Mir Osman Ali Khan, der Nizam von Hyderabad, hatten Grundstücke und Mittel für das Indian Institute of Science in Bangalore bereitgestellt. Der Vizekönig von Indien, Lord Minto, genehmigte die Gründung 1909, und die britische Regierung ernannte dessen ersten Direktor, Morris Travers. Raman war der vierte Direktor. Während seiner Zeit am IISc rekrutierte er G. N. Ramachandran, der später ein angesehener Röntgenkristallograph wurde. Er gründete 1934 die Indian Academy of Sciences und begann, die Proceedings der Akademie zu veröffentlichen.

Mit seinem früheren Studenten Panchapakesa Krishnamurti gründete Raman 1943 ein Unternehmen namens Travancore Chemical and Manufacturing Co. Ltd. Das Unternehmen, 1996 in TCM Limited umbenannt, war einer der ersten Bio- und anorganischen Chemikalienherstellerkennzeichen. 1947 wurde Raman von der neuen Regierung des unabhängigen Indien zum ersten National Professor ernannt.

Raman trat 1948 vom Indian Institute of Science zurück und gründete ein Jahr später das Raman Research Institute in Bangalore. Er war dessen Direktor und blieb dort bis zu seinem Tod 1970 aktiv.

Wissenschaftliche Beiträge

Musikklang

Eines von Ramans Interessen war es, die Physik von Musikklängen zu verstehen. Er wurde von Hermann von Helmholtz' „The Sensations of Tone" inspiriert, einem Buch, auf das er stieß, als er sich bei der IACS anmeldete. Er studierte und veröffentlichte seine Ergebnisse zwischen 1916 und 1921 reichlich. Er arbeitete die Theorie der Transversalschwingung von gestrichenen Saiteninstrumenten auf der Grundlage der Superposition von Geschwindigkeiten aus. Eine seiner frühesten Studien befasste sich mit dem Wolftон in Violinen und Violoncelli. Er studierte die Akustik verschiedener Violinen- und verwandter Instrumente, einschließlich indischer Saiteninstrumente und Wasserspritzen. Er führte sogar „Experiments with mechanically-played violins" durch.

Raman studierte auch die Einzigartigkeit indischer Trommeln. Seine Analysen der harmonischen Natur des Klangs von Tabla und Mridangam waren die ersten wissenschaftlichen Studien zur indischen Perkussion. Er schrieb eine kritische Forschung über Kaufmanns Theorie zu den Vibrationen der Pianofortesaite. Während seines kurzen Englandbesuchs 1921 gelang es ihm zu untersuchen, wie sich Schall in der Whispering Gallery des Doms der St Paul's Cathedral in London ausbreitet, die ungewöhnliche Schalleffekte erzeugt. Seine Arbeit zur Akustik war ein wichtiges Vorspiel, experimentell und konzeptionell, zu seinen späteren Arbeiten zur Optik und Quantenmechanik.

Blaue Farbe des Meeres

Raman begann in seinem erweiterten Unternehmen in der Optik, die Streuung von Licht ab 1919 zu untersuchen. Seine erste phänomenale Entdeckung war die Physik der blauen Farbe von Seewasser. Während einer Seereise von England an Bord der S.S. Narkunda im September 1921 kontemplierte er die blaue Farbe des Mittelmeers. Mit einfachen optischen Geräten, einem taschenformatigen Spektroskop und einem Nicol-Prisma in der Hand, untersuchte er das Seewasser. Von mehreren Hypothesen über die Farbe des Meeres war die beste Erklärung die von Lord Rayleigh von 1910, wonach „Das bewunderte dunkle Blau der Tiefsee hat nichts mit der Farbe des Wassers zu tun, sondern ist einfach das Blau des Himmels, das durch Reflexion gesehen wird". Rayleigh hatte die Natur des blauen Himmels korrekt durch ein Phänomen beschrieben, das jetzt als Rayleigh-Streuung bekannt ist, die Streuung und Brechung von Licht durch Partikel in der Atmosphäre. Das Nicol-Prisma ermöglichte es Raman, das Wasser ohne den Einfluss des von der Oberfläche reflektierten Sonnenlichts zu betrachten. Er beschrieb, wie das Meer noch blauer als üblich erscheint, was Rayleigh widerspricht.

Sobald die S.S. Narkunda im Bombay Harbour anlegte, beendete Raman einen Artikel „The colour of the sea", veröffentlicht in der Novemberausgabe 1921 der Nature. Er vermerkte, dass Rayleighs Erklärung „fragwürdig durch eine einfache Beobachtungsmethode" mit seinem Prisma ist.