喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。
喇曼散射强度是十分微弱的，在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。自从激光器得到发展以后，利用激光器作为激发光源，喇曼光谱学技术发生了很大的变革。激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得喇曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子激光器与氨离子激光器。于是喇曼光谱学的研究又变得非常活跃了，其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面喇曼光谱技术也已成为很有用的工具。
第二节射电望远镜
l.射电望远镜
射电望远镜是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录、处理和显示系统等。
射电望远镜的外形差别很大，有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜，有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜，有射电望远镜阵列，还有金属杆制成的射电望远镜。
射电望远镜诞生在1931年，美国贝尔实验室用天线阵列接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国人雷伯在自家的后院建造了一架口径为9.5米的天线。并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波，并且根据观测结果绘制出了一张射电天文图，射电天文从此诞生。雷伯使用的那架天线是世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜。
经典射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦。因此，射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于λ/16～λ/10，该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测，可以用金属网做镜面；而对厘米波和毫米波观测，则需用光滑精确的金属板(或镀膜)做镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波，必须达到一定的功率电平，才能为接收机所检测。目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达10～20瓦。
射频信号功率首先在焦点处放大10～1000倍，并变换成较低频率(中频)，然后用电缆将其传送至控制室，在那里再进一步放大、检波，最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。
天线收集天体的射电辐射，接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式，终端设备把信号记录下来，并按特定的要求进行某些处理然后显示出来。
表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度，前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力，后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度。
1962年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的赖尔发明了综合孔径射电望远镜，大大提高了射电望远镜的分辨率。其基本原理是：用相隔两地的两架射电望远镜接收同一天体的无线电波，两束波进行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间的距离那么远的单口径的射电望远镜。赖尔因此获得了诺贝尔物理学奖。
20世纪60年代，天文学家取得了四项非常重要的发现，他们用射电望远镜发现了：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子。这在历史上具有重大意义。
2.宇宙语言信息的监听
20世纪上半叶，科学家们不时收到一些来自外太空的莫名其妙的信号。他们猜测，这可能是外星人发来的宇宙语言信息。毫无疑问，如果收到这种信息，那将是人类历史上最惊心动魄的发现。
近几十年来，射电天文学蓬勃发展，从而促使科学家们主动地探测来自外星人的信号。最早提出探测外星人信号设想的是意大利天体物理学家科科尼和美国天体物理学家莫里森。1959年，他们在着名的《自然》杂志上发表了这方面的先驱性论文，对星际通信的可能性进行了科学的分析。
1960年4月11日，德雷克在美国西弗吉尼亚州的绿岸天文台开始实施了名为“Ozma”的监听外星人信号计划。他使用当时美国最大的射电望远镜（直径26米），先后对两颗刻意选择的近邻恒星-波星座（距离地球10.7光年）和鲸鱼星座（距离地球11.9光年）进行了监听，聚精会神地工作了3个多月；遗憾的是未取得任何肯定的结果。尽管如此，还是不能低估其意义，因为它毕竟是地球人信号的新纪元。从那以后，一系列的监听计划也随之而来。
1971年，奥利弗等人受美国国家宇航局、斯坦福大学和加州外星人监听中心委托，制订了一个名为“Cyclops”的计划，拟使用由1500架直径为100米的射电望远镜组成的天线阵列来监听外星人信号。它是射电天文史上最为雄心勃勃的计划；投资预算超过60亿美元，工期10～15年。后来，这个巨大的“电子耳”因经费问题而无法建成；但它在科学和技术上对监听外星人信号的影响至今不衰。
1977年，美国专门成立了一个监听外星人信号的跨学科小组，成员来自数学、天文学、生物学、语言学、电子学等领域，莫里森任组长。两年后，该小组发表了一份名为SETI(即“寻找外星人”)的研究报告。这份报告特别讨论了如何监听外星人信号以及破解信号中的语言信息。该报告中有一项名为BETA(即“10亿频道分析”)的研究项目，经费来自NASA，由天体物理学家霍罗威茨任项目主持人。BETA项目虽只有一架直径为26米的射电望远镜，但它的计算机却可以每16秒钟扫描200万个频道；它可以检查3个平行波束，从而筛选出源于地球的噪声。自1983年正式开展这项工作以来，科学家们已通过2000万个不同频道，对可能来自外星人的信号作了监听，可惜的是至今还没有发现外星人的语言信息。
1992年10月12日，NASA开始实施重新制订的SETI计划。在头一年，该计划完成了30多万次的监听任务，截取了1.1亿个电波信号，鉴别后只剩下164个信号值得进一步研究。但是，1993年年底，美国国会认为这一项目不会有什么重大成果，很可能会浪费纳税人的资金，因此停止了拨款。后来只好以私人资助将项目继续下去。1995年，这项计划改名为Phoenix计划。其中用于监听外星人信号的射电望远镜阵列（由1000个类似卫星电视接收器的圆型天线组成）得到了微软创建人之一的艾伦和前微软首席技术长官默尔沃德的大力资助，由伯克利加州大学射电天文学实验室、NASA艾姆斯研究中心和SETI研究所共同管理。它将使探测灵敏度比目前可以利用的任何设备都要高100倍；对于外星人寻找工作来说，这100倍就意味着探测距离10倍，也意味着探测的恒星数量1000倍。天文学家塔特出任项目主持人，她计划第一步对1000颗星球探测完后，再把探测计划扩大到10000甚至100000颗星球。
1998年1月，澳大利亚科学家和美国科学家合作，开始实施了名为Sererldip的计划，他们使用南半球最大功率的帕克斯射电望远镜(直径65米)来监听外星人信号。1999年3月，美国科学家与英国科学家合作，使用新型的射电望远镜在1420～1600兆赫兹被称做“水洞”的波段（即介于氢气和氧气之间的频率区段)内监听外星人信号。目前，中国正在贵州南部筹建世界上最大的射电望远镜(直径达500米)，以用来接收外星人信号(在电力充足的条件下，也可用来发出电波信号)；这一名为FAST的工程由射电天文学家南仁东全面负责。这将是中国科学家首次正式监听外星人信号，已引起了国际同行的极大关注，有关国际组织已提出合作研究申请，中外科学家将联手探索地外文明。当前，监听外星人信号的探索既有激烈的竞争又有通力合作；正如美国天文学家鲍耶所说，“科学就其本身而言兼有竞争和合作两层意思”。
值得一提的是，1999年5月，一项名为“在家寻找外星人”的计划正式展开。该计划是由伯克利加州大学组成，使用阿雷西博天文台记录来自外太空的电波信号，利用一种全新的叫做“分散计算”的方法来寻找外星人。参加这项活动只需要一台个人计算机与互联网连接，下载由射电望远镜收集到的一大堆数据，运行一个免费的屏幕保护程序，在计算机闲下来的时候对这些数据进行分析，然后再把结果传回伯克利作进一步的分析研究。这种方法十分明智而且经济，比起原先与外星人联络的方法来，实在是高明得多了。目前，全球已有300多万志愿者参与了这项活动。
虽然至今地球人还没有接收到任何可确认为来自外星人的信号。
地外文明的探索如同其他科学探索一样，不可能保证短期获得成功；而由于假设的成分不少，加之星球之间的距离遥远，这项探索的风险是比较大的，但不少科学家还是作了进取的抉择。可可尼和莫里森认为，“成功的概率很难估计。然而，如果我们从来不去探索，则成功的几率必然是零”。探测外星人信号比大海捞针还难，这是因为目前我们还不知道用哪个频率来监听外星人信号，我们也不知道信号源的方向和抵达地球的时间；此外，外星人也可能通过其他渠道与我们联系，如激光、引力波、中微子、X射线和γ射线。美国天文学家施瓦茨曼和查理德就指出，“外星人信号的探测应视为一个难度极大和持续时间很长的研究项目，现有的和将要实施的努力无论结局如何都将对科学本身带来助益”。
顺便一提的是，国际天文学联合会(IAU)已做出决定，一旦收到了外星人发出的信号，就首先将它破译，然后报告联合国，最后才向全世界公布。在不进行国际协商的情况下，不应对外星人发出的信号作出回答。
第三节傲视苍穹——哈勃望远镜
1.哈勃望远镜的诞生
目前世界上最着名的天文望远镜应该是哈勃太空望远镜。它是美国国家航空航天局“大天文台”系列空间天文观察卫星的第三颗。这架望远镜是以美国天文学家埃德温·哈勃的名字来命名的，以纪念他在对星系天文学和宇宙结构组成方面所作出的杰出贡献。
哈勃望远镜是在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视宁度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理也有了更多深入的认识。
2.哈勃望远镜对宇宙进行的探索
哈勃望远镜研制初期，由于镜片的制造误差，其拍摄质量没有达到设计的要求，令天文学家感到失望。
后来，在1913年12月，美国“奋进号”航天飞机升入太空，在太空中对哈勃望远镜进行了修复。修复之后，其收集光线的效果比修复前提高了四倍。专家曾经做了这样一个类似比喻：修复后的哈勃望远镜能从美国的华盛顿观察到正在日本东京飞舞的萤火虫发出的光，可见其效果之明显。此后，哈勃开始发挥它太空千里眼的作用，它发回的每一幅照片都让天文学家惊叹不已。这些照片揭示了宇宙中的一些重大秘密，修正了长期以来一直被视为金科玉律的理论。
1997年，美国的“发现号”航天飞机再次升入太空，对“哈勃”进行了第二次维修。宇航员一共进行了五次太空行走，他们用造价1.25亿美元的分光仪换下了原来的暗物体分光仪，还安装了1.05亿美元的近红外线摄像机，这两台新仪器有助于科学家寻找星系中心的黑洞，以及观察更远的宇宙和新星。
经过两次在轨的修复后，“哈勃”开始走向它事业的巅峰，不断有令天文学家们震惊的新发现问世。从太阳系的行星大气，到新诞生或将死亡的恒星，直至100多亿光年以前的星系和类星体，“哈勃”向人们揭示了地面望远镜依稀难辨的细节，使人眼辨别天体的能力提高了40亿倍。1997年，“哈勃”发现了比太阳亮1000万倍的恒星，这可能是全宇宙最大和最亮的星体，有望对了解恒星形成与演化提供线索。
虽然哈勃望远镜对我们观察恒星天体有重要的用途，但是，作为一种仪器它也有走向尾声的时候。在新的空间望远镜出现的时候也就是它老化和退役的时候。据悉，下一代空间望远镜体积是“哈勃”的10倍，重量却是它的1/4。它对红外光的敏感程度是地球上同类仪器的1000倍，对昏暗物体的分辨率比“哈勃”高400倍，但是成本却比“哈勃”低。它将继续“哈勃”的使命，为人类进一步揭示宇宙奥秘作出新贡献。