Effet Raman, changement de la longueur d'onde de la lumière qui se produit lorsqu'un faisceau lumineux est dévié par des molécules. Lorsqu'un faisceau de lumière traverse un échantillon transparent et sans poussière d'un composé chimique, une petite fraction de la lumière émerge dans des directions autres que celle du faisceau incident (entrant). La majeure partie de cette lumière diffusée est de longueur d'onde inchangée. Cependant, une petite partie a des longueurs d'onde différentes de celle de la lumière incidente; sa présence est le résultat de l'effet Raman.
Le phénomène tire son nom du physicien indien Sir Chandrasekhara Venkata Raman, qui a publié pour la première fois des observations de l'effet en 1928. (Le physicien autrichien Adolf Smekal a décrit théoriquement l'effet en 1923. Il a été observé pour la première fois une semaine avant Raman par les physiciens russes Leonid Mandelstam et Grigory Landsberg; cependant, ils n'ont publié leurs résultats que des mois après Raman.)
La diffusion Raman est peut-être plus facilement compréhensible si la lumière incidente est considérée comme constituée de particules, ou photons (avec une énergie proportionnelle à la fréquence), qui frappent les molécules de l'échantillon. La plupart des rencontres sont élastiques et les photons sont diffusés avec une énergie et une fréquence inchangées. À certaines occasions, cependant, la molécule absorbe ou cède de l'énergie aux photons, qui sont ainsi dispersés avec une énergie diminuée ou augmentée, donc avec une fréquence plus ou moins élevée. Les décalages de fréquence sont donc des mesures des quantités d'énergie impliquées dans la transition entre les états initial et final de la molécule diffusante.
L'effet Raman est faible; pour un composé liquide, l'intensité de la lumière affectée peut n'être que de 1/100 000 de ce faisceau incident. Le motif des raies Raman est caractéristique de l'espèce moléculaire particulière et son intensité est proportionnelle au nombre de molécules diffusantes sur le trajet de la lumière. Ainsi, les spectres Raman sont utilisés dans l'analyse qualitative et quantitative.
Les énergies correspondant aux décalages de fréquence Raman se révèlent être les énergies associées aux transitions entre les différents états de rotation et de vibration de la molécule de diffusion. Les décalages de rotation purs sont faibles et difficiles à observer, à l'exception de ceux de simples molécules gazeuses. Dans les liquides, les mouvements de rotation sont entravés et aucune ligne Raman de rotation discrète n'est trouvée. La plupart des travaux Raman concernent les transitions vibrationnelles, qui donnent des décalages plus importants observables pour les gaz, les liquides et les solides. Les gaz ont une faible concentration moléculaire à des pressions ordinaires et produisent donc de très faibles effets Raman; ainsi les liquides et les solides sont plus fréquemment étudiés.
