Роберт В. Вуд

Роберт В. Вуд
Рожденный	Роберт Уильямс Вуд 2 мая 1868 г. Конкорд , Массачусетс, Соединенные Штаты
Умер	11 августа 1955 г. (11 августа 1955 г.) (87 лет) Амитивилль , Нью-Йорк, Соединенные Штаты
Образование	Латинская школа Роксбери
Альма-матер	Гарвардский университет Массачусетский технологический институт Чикагский университет
Известный	Капиллярная волна Объектив «рыбий глаз» Градиентная оптика Эффект дерева Аномалия Вуда Стакан Вуда Лампа Вуда
Награды	Медаль Джона Скотта (1908) Лекция Гатри (1914) ФорМемРС (1919) Медаль Маттеуччи (1918 г.) Медаль Фредерика Айвза (1933) Медаль Румфорда (1938) Медаль Генри Дрейпера (1940)
Научная карьера
Поля	Физика

Роберт Уильямс Вуд (2 мая 1868 — 11 августа 1955) — американский физик и изобретатель, внесший решающий вклад в область оптики . Он был пионером в области инфракрасной и ультрафиолетовой фотографии . Патенты и теоретические работы Вуда способствуют современному пониманию физики ультрафиолетового света и сделали возможным бесчисленное множество применений УФ-флуоресценции, которая стала популярной после Первой мировой войны . Опубликовал множество статей по спектроскопии , фосфоресценции , дифракции и ультрафиолетовому свету .

Молодость

Роберт В. Вуд родился в Конкорде, штат Массачусетс, в семье Роберта Уильямса Вуда-старшего. Его отец родился в Массачусетсе в 1803 году и до 1838 года работал врачом в штате Мэн, затем до 1866 года работал врачом и пионером сахарной промышленности на Гавайских островах . Он также активно работал в Американской статистической ассоциации. Вуд-младший посещал Латинскую школу Роксбери, первоначально намереваясь стать священником. Однако вместо этого он решил изучать оптику, когда однажды ночью стал свидетелем редкого сияющего полярного сияния и полагал, что этот эффект вызван «невидимыми лучами». В своем стремлении найти эти «невидимые лучи» Вуд учился и получил несколько степеней по физике в Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте .

Будучи студентом Гарварда, он проглотил марихуану в рамках эксперимента над собой, а пережитые им галлюцинации записал в отчете по курсу психологии. Соответствующее сообщение опубликовала нью-йоркская газета. Получив там степень бакалавра химии, он продолжил обучение в Университете Джонса Хопкинса. а в 1892 году он перешел в Чикагский университет . В 1894 году он поступил в Берлинский университет , чтобы продолжить изучение химии, и под влиянием Генриха Рубенса навсегда изменил карьеру на физика. В 1896 году он вернулся в США, сначала в Массачусетский технологический институт, а затем вв 1897 году в качестве преподавателя в Висконсинском университете .

Карьера

Клевер « и ржанка , иллюстрация и стихи из книги Как отличить птиц от цветов» (1907). См. полемику о мошенниках природы .

После 4 лет работы в Висконсинском университете и после смерти Генри Огастеса Роуленда ему было всего 33 года, и он все же был назначен его преемником в Университете Джонса Хопкинса и штатным профессором «оптической физики» в Университете Джонса Хопкинса с 1901 по его смерть. Он тесно сотрудничал с Альфредом Ли Лумисом в парке Такседо, Нью-Йорк .

В начале 1902 года Вуд обнаружил, что в спектрах отражения субволновой металлической решетки имеются темные области. Это необычное явление было названо аномалией Вуда и привело к открытию поверхностного плазмон-поляритона (ППП) — особой электромагнитной волны, возбуждаемой на металлических поверхностях.

В 1903 году он разработал фильтр , стекло Вуда , которое было непрозрачным для видимого света, но прозрачным как для ультрафиолетового, так и для инфракрасного света , и используется в современных черных фонарях . Он использовал его для ультрафиолетовой фотографии, но также предлагал использовать его для секретной связи. Он также был первым человеком, сфотографировавшим ультрафиолетовую флуоресценцию . Он также разработал ультрафиолетовую лампу, широко известную в медицине как лампа Вуда . Немного сюрреалистический вид светящейся листвы на инфракрасных фотографиях называется эффектом Вуда.

В 1904 году Вуд опроверг существование так называемых N-лучей . Французский физик Проспер-Рене Блондло утверждал, что открыл новую форму излучения, похожую на рентгеновские лучи , которую он назвал N-лучами. Некоторые физики сообщили, что успешно воспроизвели его эксперименты; другие сообщили, что им не удалось наблюдать это явление. Посетив лабораторию Блондло по заказу журнала Nature тайно удалил существенную призму , Вуд во время демонстрации из аппарата Блондло. О предполагаемом эффекте все еще сообщалось, показывая, что N-лучи были самообманом со стороны Блондло.

Вуд определил область с очень низким альбедо ультрафиолета (область, где поглощалась большая часть ультрафиолета) в районе плато Аристарха на Луне , что, по его предположению, было связано с высоким серы . содержанием Этот район по-прежнему называется Пятно Вуда.

В 1909 году Вуд сконструировал первый практичный астрономический телескоп с жидким зеркалом , вращая ртуть, придавая ему параболоидную форму, и исследовал его преимущества и недостатки. Вуда называют «отцом инфракрасной и ультрафиолетовой фотографии». Хотя открытие электромагнитного излучения за пределами видимого спектра и разработка фотоэмульсий, способных их фиксировать, предшествовали Вуду, он был первым, кто намеренно создавал фотографии как с инфракрасным , так и с ультрафиолетовым излучением. В 1938 году он официально вышел в отставку, а затем был назначен профессором-исследователем и занимал эту должность до своей смерти.

И до, и после выхода на пенсию Вуд принимал участие в нескольких полицейских расследованиях, включая взрыв на Уолл-стрит . Его расследование «Убийства в коробке с конфетами», взрыва в 1930 году, в результате которого погибли 18-летняя Наоми Холл Брэйди и двое ее братьев и сестер в ее доме в Сит-Плезант, штат Мэриленд , помогли признать ее зятя Лероя виновным в непредумышленном убийстве. Причудливая смерть 51-летней светской львицы Кэтрин Бриско в ее доме в Балтиморе в 1934 году от небрежно выброшенного капсюля-детонатора и проведенные на его основе эксперименты привели к первой научной публикации о взрывообразных пенетраторах в Трудах Королевского общества в 1936 году.

Вуд также является автором нетехнических работ. написал научно-фантастический роман « Человек, который потряс Землю» В 1915 году Вуд вместе с Артуром Трейном . Его продолжение, The Moon Maker , было опубликовано в следующем году. Вуд также написал и проиллюстрировал две книги детских стихов: « Как отличить птиц от цветов» (1907) и «Аналоги животных» (1908).

Личная жизнь

В 1892 году Вуд женился на Гертруде Хупер Эймс в Сан-Франциско. Она была дочерью Пелхэма Уоррена и Огасты Хупер (Вуд) Эймс, а также внучкой Уильяма Норти Хупера и судьи Верховного суда Массачусетса Сета Эймса. Она была его «постоянной спутницей более 60 лет, хотя сама не интересовалась научными вещами» в Балтиморе, в их летнем доме недалеко от Истгемптона на Лонг-Айленде и во время их заграничных путешествий. У них был очень широкий круг друзей. Его жена обеспечивала «стабильность, без которой человеку с таким темпераментом, как Вуд, жизнь порой могла бы оказаться очень трудной». У них было трое детей.

За несколько лет до этого у Вуда случился сердечный приступ. он скончался во сне без какой-либо тяжелой болезни в Амитивилле, Нью-Йорк .

в

Фотографии звуковых волн (генерируемых искрами) и их отражений.

Зарисовки волновых фронтов, наблюдаемые по фотографиям

Хотя основными областями исследований Вуда были физическая оптика и спектроскопия, он внес существенный вклад в область ультразвука также . Его основными вкладами были фотографирование звуковых волн и исследование мощного ультразвука.

звуковых

Его первым вкладом в область ультразвука была фотография звуковых волн. Основной областью исследований Вуда была физическая оптика, но он столкнулся с проблемой демонстрации своим студентам волновой природы света, не прибегая к математическим абстракциям, которые они находили запутанными. Поэтому он решил сфотографировать звуковые волны, испускаемые электрической искрой, как аналогию световым волнам. Была использована электрическая искра, поскольку она создает не волновую последовательность, а единый волновой фронт , что делает ее гораздо более интуитивно понятной для изучения и визуализации. Хотя этот метод был впервые открыт Августом Топлером , Вуд провел более детальные исследования ударных волн и их отражений.

Мощный ультразвук

После этих первых работ Вуд вернулся к физической оптике, на некоторое время отложив интерес к «сверхзвуку». После вступления Соединенных Штатов в Первую мировую войну Вуда попросили помочь в военных действиях. Он решил работать с Полем Ланжевеном , который исследовал ультразвук как метод обнаружения подводных лодок . Находясь в лаборатории Ланжевена, он заметил, что мощные ультразвуковые волны могут вызвать образование пузырьков воздуха в воде , и что рыба погибнет, а рука экспериментатора пострадает от жгучей боли, если окажется на пути интенсивного звукового луча. Все эти наблюдения пробудили в нем интерес к мощному ультразвуку.

В 1926 году Вуд рассказал об экспериментах Ланжевена Альфреду Ли Лумису , и они вместе провели эксперименты с ультразвуком высокой интенсивности; это оказалось основным вкладом Вуда в область ультразвука.

Экспериментальная установка приводилась в движение генератором две кВт мощностью , который был разработан для печи и позволял генерировать очень высокую выходную мощность. Частоты, которые они использовали, варьировались от 100 до 700 кГц . Когда кварцевой пластины преобразователь был подвешен в масле, он поднимал холмик масла на 7 сантиметров (3 дюйма) выше остальной поверхности масла. При меньшем увеличении холмик был низким и комковатым; при больших увеличениях он поднимался на целых 7 см, «на его вершине извергались капли нефти, как миниатюрный вулкан». Переносимые по воздуху капли нефти могут достигать высоты 30–40 сантиметров (12–16 дюймов). Аналогичным образом, когда на поверхность масла была помещена стеклянная пластина диаметром 8 сантиметров (3 дюйма), на верхнюю часть стеклянной пластины можно было поместить до 150 граммов (5 унций) внешнего груза, поддерживаемого силой только ультразвуковые волны. Это было достигнуто за счет отражения и повторного отражения волн между преобразователем и стеклянной пластиной, позволяя каждой генерируемой волне многократно передавать свою силу стеклянной пластине.

Пытаясь измерить температуру холма извергающейся нефти с помощью стеклянного термометра, Вуд и Лумис случайно обнаружили еще один набор эффектов. Они отметили, что, хотя ртуть в термометре показывала только 25 °C (77 °F), стекло было настолько горячим, что к нему было больно прикасаться, и они заметили, что боль становилась невыносимой, если они пытались крепко сжать термометр. Даже если очень тонкую стеклянную нить диаметром всего 0,2 миллиметра (0,01 дюйма) и длиной 1 метр (3 фута 3 дюйма) опустить в масло с одного конца, удержание выпуклости в стекле на другом конце все равно приведет к образованию бороздки. они оставались на коже, и кожа была сожжена, с образованием болезненных и кровавых волдырей, которые держались несколько недель, что свидетельствует о том, что передаваемые ультразвуковые колебания были довольно мощными. Когда вибрирующий стеклянный стержень слегка прикасался к высушенной щепе , стержень сжигал древесину и вызывал ее дымление; при прижатии к щепе она быстро прогорала насквозь, оставляя после себя обугленную дыру. Все это время стеклянный стержень оставался холодным, а нагрев ограничивался кончиком. Когда стеклянный стержень слегка прижимали к стеклянной пластине, он протравливал поверхность, а при более сильном нажатии он протыкал пластину насквозь. Микроскопические исследования показали, что выделившиеся обломки включали мелкодисперсное стекло и шарики расплавленного стекла.

Вуд и Лумис также исследовали внутренний нагрев жидкостей и твердых тел с помощью ультразвука высокой интенсивности. Хотя нагрев жидкостей был относительно простым, они также могли нагреть кубик льда так, что его центр таял раньше, чем снаружи. Способность нагревать или повреждать предметы внутри сейчас является основой современного терапевтического ультразвука . Обратив внимание на воздействие ультразвука высокой интенсивности на живую материю, Вуд и Лумис наблюдали, как ультразвук разрывает хрупкие тела на куски. Клетки, как правило, разрывались при достаточно сильном воздействии, хотя очень маленьким, например бактериям, удавалось избежать разрушения. Лягушки, мыши или мелкая рыба погибали после одной-двух минут воздействия, что повторяет более раннее наблюдение Ланжевена.

Вуд и Лумис также исследовали образование эмульсий и туманов , кристаллизацию и зародышеобразование , химические реакции , интерференционные картины и стоячие волны в твердых телах и жидкостях под воздействием ультразвука высокой интенсивности. После завершения этого широкого спектра экспериментов, Вуд вернулся к оптике и не вернулся к ультразвуковым работам. Лумис продолжил развивать науку вместе с другими сотрудниками.

Почести

• Медаль Румфорда Королевского общества за работу в области физической оптики, 1938 год.
• Медаль Генри Дрейпера Национальной академии наук за вклад в астрофизику , 1940 год.
• Кратер Вуд на стороне Луны обратной назван в его честь.
• Почетные степени Берлинского университета , Университета Кларка , Бирмингемского университета и Эдинбургского университета .
• Член Королевского общества, Лондон ((ForMemRS), Лондонское оптическое общество (почетное), Королевская академия наук в Геттингене (соответствующее), Accademia dei Lincei , Рим (иностранное), Российская академия наук , Ленинград, Американская национальная академия наук , Американская академия искусств и наук , Американское философское общество , Физическое общество , Королевский институт , Лондон (почётный), Лондонское физическое общество (почётный член), Шведская королевская академия , Стокгольм (иностранный), Индийская ассоциация развития науки , Калькутта (иностранный).
• Медаль Королевского общества искусств за процесс дифракции в цветной фотографии, 1899 год.
• Медаль Джона Скотта Института Франклина , врученная городом Филадельфией за дальнейший прогресс в области дифракционных цветных фотографий, 1907 год.
• Медаль Дж. Трэйла Тейлора, врученная за фотографию невидимыми лучами, 1910 год.
• Золотая медаль Итальянского общества наук за выдающиеся научные достижения, 1918 г.
• Медаль Фредерика Айвза , врученная Оптическим обществом Америки за выдающиеся работы в области физической оптики, 1933 год.
• Он занимал должности вице-президента (1934 г.) и президента (1935 г.) Американского физического общества .

Наследие

• Премия Р. Вуда Оптического общества Америки присуждается за выдающееся открытие, научное или технологическое достижение или изобретение в области оптики.

Библиография

Патенты

• Флэш-телескоп
• Оптический метод
• Оптическая игрушка

Вуда

• Вуд, RW (1919). Исследования по физической оптике (т.2), Резонансное излучение и резонансные спектры . Нью-Йорк: Колумбийский университет. Нажимать. ISBN  978-1-171-56302-0 .
• Поезд, AC & Wood, RW (1916). Создатель Луны . Город-сад: Doubleday, Page & Co. OCLC   2755800 .
• Поезд, AC & Wood, RW (1915). Человек, который потряс Землю . Город-сад: Doubleday, Page & Co. ISBN  978-0-405-06315-2 .
• Вуд, RW (1913). Исследования по физической оптике (т.1) со специальным акцентом на излучение электронов . Нью-Йорк: Колумбийский университет. Нажимать. ISBN  978-1-333-54006-7 .
• Вуд, RW (1909). «Записки по теории теплицы» . Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 17 (98): 319–320. doi : 10.1080/14786440208636602 – через Taylor & Francisco Online.
• Вуд, Р.В. (1917) [1907]. Как отличить птиц по цветам и другим резным изображениям на дереве: переработанное руководство по флорнитологии для начинающих (включает «Анатомию животных») . Нью-Йорк: Додд, Мид и компания. ISBN  978-0-353-03186-9 .
• Вуд, RW (1905). Физическая оптика . Нью-Йорк: Макмиллан. ISBN  978-1-172-70918-2 .

Дальнейшее чтение

О дереве

• Уильямс Р. и Уильямс Г. (2002). «Пионеры фотографии невидимого излучения: профессор Роберт Уильямс Вуд (1868–1955)» . Медицинская и научная фотография . Архивировано из оригинала 12 ноября 2006 года . Проверено 13 августа 2007 г.
• «Вуд, Роберт Уильямс». Британская энциклопедия 2001 (издание компакт-диска Deluxe Edition). Индианаполис, Индиана: Макмиллан. 2001. ISBN  978-0-85229-771-1 .
• Клотц, Ирвинг М. (1980). «Дело Н-лучей» . Научный американец . 242 (5): 168–175. Бибкод : 1980SciAm.242e.168K . doi : 10.1038/scientificamerican0580-168 .
• Сибрук, В. (1941). Доктор Вуд, современный волшебник лаборатории . Нью-Йорк: Харкорт Брейс. OCLC   16754930 .

Упоминает Вуд

• Документальный фильм об Альфреде Ли Лумисе — «Тайна парка Такседо» , 30-й эпизод 2-й серии сериала «Американский опыт» на канале PBS . ОСЛК   1138712622

Внешние ссылки

• Работы Роберта В. Вуда в Project Gutenberg
• Работы Роберта В. Вуда или о нем в Internet Archive
• Работы Роберта В. Вуда в LibriVox (аудиокниги, являющиеся общественным достоянием)
• Роберт В. Вуд в базе данных Интернет-спекулятивной фантастики

Архивные коллекции

• Документы Роберта В. Вуда, 1838-1942, Библиотека и архив Нильса Бора