Йозеф фон Фраунгофер
Йозеф фон Фраунгофер | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | 6 марта 1787 г. |
| Умер | 7 июня 1826 г. ( 39 лет |
| Известный | Дифракция Фраунгофера Линии Фраунгофера Расстояние Фраунгофера |
Йозеф Риттер фон Фраунгофер ( / ˈ f r aʊ n ˌ h oʊ f ər / ; Немецкий: [ˈfraʊnˌhoːfɐ] ; 6 марта 1787 г. - 7 июня 1826 г. [1] ) — немецкий физик и производитель оптических линз . Он изготовил оптическое стекло, ахроматический телескоп и объективы . Он разработал дифракционную решетку , а также изобрел спектроскоп . В 1814 году он обнаружил и изучил темные линии поглощения в спектре Солнца, известные теперь как линии Фраунгофера . [2]
немецкая исследовательская организация «Общество Фраунгофера» , крупнейшее в Европе общество по развитию прикладных исследований Его именем названа .
Биография
[ редактировать ]Йозеф Фраунгофер был 11-м ребенком, родившимся в римско-католической семье. [3] в Штраубинге , в избирательном округе Баварии , Францу Ксаверу Фраунгоферу и Марии Анне Фрелих. [4] Его отец и дед по отцовской линии Иоганн Михаэль были мастерами-стеклодувами в Штраубинге. Семья Фрелиха также происходила из рода стеклодувов, восходящего к 16 веку. Он осиротел в 11 лет и начал работать подмастерьем у сурового стеклодува по имени Филипп Антон Вейхельсбергер. [5] [6] В 1801 году мастерская, в которой он работал, обрушилась, и он был погребен под развалинами. Спасательной операцией руководил курфюрст Максимилиан Иосиф . Принц вошел в жизнь Фраунгофера, снабдив его книгами и заставив работодателя дать юному Фраунгоферу время на учебу. [5] [6]
Йозеф Утцшнайдер, тайный советник , также был на месте катастрофы и также стал благотворителем Фраунгофера. Благодаря деньгам, данным ему принцем после его спасения, и поддержке, которую он получил от Утцшнейдера, Фраунгофер смог продолжить свое образование наряду с практической подготовкой. [7] В 1806 году Утцшнейдер и Георг фон Райхенбах привели Фраунгофера в свой институт в Бенедиктбойерне , секуляризованном бенедиктинском монастыре, посвященном производству стекла. Там он научился делать прекрасное оптическое стекло и изобрел точные методы измерения оптической дисперсии . [6]
Именно в институте Фраунгофер познакомился с Пьером-Луи Гинандом ( де ), швейцарским техником по стеклу, который по указанию Утцшнейдера обучал Фраунгофера стекольному делу. [8] К 1809 году механическая часть Оптического института находилась в основном под руководством Фраунгофера, и в том же году Фраунгофер стал одним из членов фирмы. [9] В 1814 году Гинан покинул фирму, как и Райхенбах. Позже Гуинанд стал партнером Фраунгофера в фирме. [8] и название было изменено на Утцшнайдер-унд-Фраунгофера. В 1818 году Фраунгофер стал директором Оптического института. Благодаря прекрасным оптическим приборам, разработанным Фраунгофером, Бавария обогнала Англию как центр оптической промышленности. Даже такие люди, как Майкл Фарадей, не могли производить стекло, которое могло бы конкурировать с Фраунгофером. [5] [6]
Его блестящая карьера в конечном итоге принесла ему звание почетного доктора в Эрлангенского университета назначил Фраунгофера кавалером ордена «За заслуги перед Баварской короной» 1822 году. В 1824 году король Максимилиан I , благодаря чему он получил личное дворянство (с титул «Риттер фон», т.е. рыцарь). В том же году он был удостоен звания почетного гражданина Мюнхена . [ нужна ссылка ]
Как и многие стеклодувы его эпохи, он был отравлен парами тяжелых металлов , что привело к его преждевременной смерти. Фраунгофер умер в 1826 году в возрасте 39 лет. Считается, что его самые ценные рецепты изготовления стекла ушли вместе с ним в могилу. [5]
Изобретения и научные исследования
[ редактировать ]
Одной из сложнейших операций практической оптики во временной период жизни Фраунгофера была точная полировка сферических поверхностей крупных предметных стекол . Фраунгофер изобрел машину, которая обрабатывала поверхность более точно, чем обычное шлифование . Он также изобрел другие шлифовальные и полировальные машины и внес множество усовершенствований в производство различных видов стекол, используемых для оптических инструментов, которые, как он всегда обнаруживал, имели разного рода дефекты и неровности. [9]
нового типа В 1811 году он сконструировал печь , и во время своего второго сеанса плавки, когда он расплавил большое количество стекла, он обнаружил, что может производить бесцветное стекло , которое, если взять его со дна сосуда, содержащего примерно 224 фунта стекла. стекло имело такую же преломляющую силу, как и стекло, снятое с поверхности. Он обнаружил, что английское кроновое стекло и немецкое столовое стекло содержат дефекты, которые имеют тенденцию вызывать неравномерное преломление. В более толстых и больших стеклах таких дефектов было бы еще больше, так что в более крупных телескопах такое стекло не подходило бы для объективов. Соответственно, Фраунгофер изготовил свое собственное коронное стекло. [9]
затруднялось отсутствием точных границ между цветами спектра Считалось, что точное определение способности данной среды преломлять лучи света и разделять различные цвета, которые они содержат , , что затрудняло точное измерение угла рефракция. Чтобы устранить это ограничение, Фраунгофер провел серию экспериментов с целью искусственного получения однородного света и, не имея возможности напрямую воздействовать на свой объект, делал это с помощью ламп и призм . [9]
Открытие темных линий поглощения
[ редактировать ]
К 1814 году Фраунгофер изобрел современный спектроскоп . [10] В ходе своих экспериментов он обнаружил яркую фиксированную линию, которая появляется в оранжевом цвете спектра, когда она излучается светом огня . Эта линия позволила ему впоследствии определить абсолютную силу преломления в различных веществах. Эксперименты по выяснению того, содержит ли солнечный спектр ту же яркую оранжевую линию, что и линия, создаваемая оранжевым светом огня, привели его к открытию 574 темных фиксированных линий в солнечном спектре. Сегодня известны миллионы таких фиксированных линий поглощения. [9] [11]
Продолжая исследования, Фраунгофер обнаружил темные линии, также появляющиеся в спектрах нескольких ярких звезд , но в несколько ином расположении. Он исключил возможность того, что линии образовались при прохождении света через атмосферу Земли . Если бы это было так, они бы не появлялись в разных аранжировках. Он пришел к выводу, что линии берут начало в природе звезд и Солнца и несут информацию об источнике света, независимо от того, насколько далеко этот источник находится. [2] Он обнаружил, что спектры Сириуса и других звезд первой величины отличаются от Солнца и друг от друга, тем самым основав звездную спектроскопию . [12]
Позже было показано, что эти темные фиксированные линии в основном представляют собой линии атомного поглощения, как объяснили Кирхгоф и Бунзен в 1859 году: [13] остальные идентифицированы как теллурические линии , возникающие в результате поглощения молекулами кислорода в атмосфере Земли . называются линиями Фраунгофера Эти строки до сих пор в его честь ; его открытие вышло далеко за рамки полдюжины видимых делений солнечного спектра, которые ранее были отмечены Волластоном в 1802 году. [14]
Изобретение оптических приборов
[ редактировать ]Фраунгофер также разработал дифракционную решетку в 1821 году, после того как Джеймс Грегори открыл явление дифракционной решетки и после того, как американский астроном Дэвид Риттенхаус изобрел первую искусственную дифракционную решетку в 1785 году. [15] [16] Фраунгофер был первым, кто применил дифракционную решетку для получения линейчатых спектров, и первым, кто измерил длины волн спектральных линий с помощью дифракционной решетки.
Однако в конечном итоге его основной страстью по-прежнему оставалась практическая оптика; однажды он написал: «Во всех своих экспериментах я мог из-за нехватки времени уделять внимание только тем вещам, которые, казалось, имели отношение к практической оптике». [17]
Телескопы и оптические инструменты
[ редактировать ]
Фраунгофер производил для своей фирмы различные оптические приборы. [8] Сюда входили дерптский рефрактор Фраунгофера, используемый Струве (доставленный в 1824 году в Дерптскую обсерваторию ), и гелиометр Бесселя (доставленный посмертно), которые оба использовались для сбора данных о звездном параллаксе . Преемник фирмы, Мерц унд Малер, изготовил телескоп для Новой Берлинской обсерватории, подтвердивший существование большой планеты Нептун . Возможно, последний объектив телескопа , изготовленный Фраунгофером, был поставлен для транзитного телескопа в Городской обсерватории в Эдинбурге . [18] сам телескоп завершается Репсольдом из Гамбурга после смерти Фраунгофера.
Работает
[ редактировать ]
- Краткий очерк истории жизни доктора. Йозеф из Фраунгофера . [19] Йозеф фон Уцшнейдер . Рёсль, 1826 г.
- [Опера] (на немецком языке). Мюнхен: Издательство Королевской академии. 1888.
- Призматические и дифракционные спектры : мемуары. Йозеф фон Фраунгофер, Уильям Хайд Волластон . Американская книжная компания, 1899 г.
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Адольф Висснер (1961), «Фраунгофер, Йозеф фон (баварское личное дворянство 1824 г.)» , Новая немецкая биография (на немецком языке), том. 5, Берлин: Duncker & Humblot, стр. 382–384 ; ( полный текст онлайн )
- ^ Jump up to: а б Китти Фергюсон и Мико Мациашек (20 марта 2014 г.). «Стекловар, породивший астрофизику» . Наутилус . Архивировано из оригинала 23 марта 2014 года . Проверено 8 апреля 2018 г.
- ^ «Общество учёных-католиков» . www.catholicscientists.org . Проверено 16 июня 2022 г.
- ^ Хоккей, Томас (2009). Биографическая энциклопедия астрономов . Издательство Спрингер . ISBN 978-0-387-31022-0 . Архивировано из оригинала 25 июля 2013 года . Проверено 22 августа 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д Майлз В. Джексон (2000). «Глава 1: Введение» . Спектр веры: Йозеф фон Фраунгофер и ремесло точной оптики . МТИ Пресс. стр. 1–16. ISBN 978-0-262-10084-7 .
- ^ Jump up to: а б с д Дэниел Клеппнер (2005). «Мастер дисперсии». Физика сегодня . 58 (11): 10. Бибкод : 2005ФТ....58к..10К . дои : 10.1063/1.2155731 .
- ^ Ральф Керн: Научные инструменты своего времени. Том 4: Совершенство оптики и механики. Кельн, 2010. 355–356.
- ^ Jump up to: а б с Фраунгофер, Йозеф фон (1787–1826) . plicht.de. 2000. Бибкод : 2000eaa..bookE3630. Архивировано из оригинала 16 мая 2011 года . Проверено 26 марта 2011 г. (по-английски)
- ^ Jump up to: а б с д и В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Райнс, Джордж Эдвин, изд. (1920). . Американская энциклопедия .
- ^ Брэнд, Джон CD (1995). Линии света: источники дисперсионной спектроскопии, 1800–1930 гг . Издательство Гордон и Брич. стр. 37–42. ISBN 978-2884491624 .
- ^ См.:
- Йозеф Фраунгофер (1814–1815) Определение преломляющей и цветорассеивающей способности различных типов стекла в связи с усовершенствованием « ахроматических телескопов», Мемуары Королевской академии наук в Мюнхене, 5 : 193–226; особенно см. стр. 202–205 и табличку после стр. 226.
- Перепечатано с дополнительными выводами и примечаниями в книге Йозефа Фраунгофера (1817 г.) «Определение преломления и цветовой дисперсии - свойств различных типов стекла в связи с совершенством ахроматических телескопов». Архивировано 10 октября 2016 г. в Wayback Machine (Определение преломляющая и цветорассеивающая способность различных типов стекол в связи с усовершенствованием ахроматических телескопов), Annals of Physics , 56 : 264–313; особенно см. стр. 278–286.
- ↑ Фраунгофер (1814–1815), страницы 220–221. Архивировано 10 марта 2024 г. в Wayback Machine : Оригинал : Я также проводил эксперименты со светом некоторых неподвижных звезд первой величины, используя тот же прибор. Но поскольку свет этих звезд во много раз слабее света Венеры, то и яркость цветного изображения, конечно, тоже во много раз ниже. Тем не менее я увидел без обмана три широкие полосы в цветном изображении света Сириуса, которые, кажется, не имеют никакого сходства с полосами солнечного света; Одна из этих полос зеленая, а две синие. Полосы можно увидеть и на цветном изображении в свете других неподвижных звезд первой величины; но эти звезды кажутся разными между собой по отношению к полосам. Перевод : С помощью того же устройства [то есть спектроскопа] я также провел несколько экспериментов со светом некоторых звезд первой величины. Поскольку свет этих звезд во много раз слабее света Венеры, то, естественно, и яркость спектра тоже во много раз меньше. Тем не менее, я видел – без какой-либо иллюзии – три широкие полосы в спектре Сириуса, которые, кажется, не имеют никакого сходства с полосами солнечного света; одна из этих полос зеленая, а две синие. Также в спектре света других неподвижных звезд первой величины можно обнаружить полосы; однако эти звезды в отношении полос, по-видимому, различаются между собой.
- ^ См.:
- ^ Уильям Хайд Волластон (1802) «Метод исследования преломляющей и дисперсионной способности посредством призматического отражения», Архивировано 19 марта 2016 года в Wayback Machine Philosophical Transactions Королевского общества , 92 : 365–380; см. особенно стр. 378.
- ^ См.:
- Фраугофер. Джос. (1821) «Новая модификация света путем взаимного влияния и дифракции [световых] лучей и ее законы» , меморандумы Королевской академии наук в Мюнхене (Мемуары Королевской академии наук в Мюнхене), 8 : 3–76.
- Фраунгофер, Йос. (1823) «Краткий отчет о результатах новых экспериментов по законам света и их теории». Архивировано 16 февраля 2016 года в Wayback Machine (Краткий отчет о результатах новых экспериментов по законам света и их теории). ) Анналы физики , 74 (8): 337–378.
- ^ Паркер А.Р. (март 2005 г.). «Геологическая история отражающей оптики» . Журнал Королевского общества, Интерфейс . 2 (2): 1–17. дои : 10.1098/rsif.2004.0026 . ПМЦ 1578258 . ПМИД 16849159 .
- ^ Призматические и дифракционные спектры: Мемуары (1899) Тр. и Эд. Дж. С. Эймс, с. 10
- ↑ Путеводитель по популярной обсерватории Эдинбурга. Архивировано 15 мая 2011 года в Wayback Machine , Астрономическое общество Эдинбурга.
- ^ Тр. Краткий очерк истории жизни доктора Йозефа фон Фраунгофера
Ссылки
[ редактировать ]- И. Бернард Коэн; Генри Крю; Йозеф фон Фраунгофер; Де Витт Бристоль Брейс (1981). Волновая теория, свет и спектры . Айер Паблишинг. ISBN 978-0-405-13867-6 .
- Аллер, Лоуренс Х. (1991). Атомы, звезды и туманности, 3-е изд . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-32512-7 .
- Клаус Хентшель : Составление карты спектра. Техники визуального представления в исследованиях и преподавании . Оксфордский университет. Пресс, Оксфорд, 2002.
- Джексон, Майлз В. (2000). Спектр веры: Йозеф фон Фраунгофер и ремесло точной оптики . МТИ Пресс . (Немецкий перевод: Fraunhofer Spectra: Precision Optics as Craftsmanship , Wallstein Verlag, 2009.)
- Ральф Керн: Научные инструменты своего времени. Том 4: Совершенство оптики и механики. Кёльн, 2010.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Британская энциклопедия . Том. 11 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 43.
- «Йозеф фон Фраунгофер (1787–1826)» . Национальный центр атмосферных исследований и высотная обсерватория.
- Ховард-Дафф, Ян (1987). «Йозеф Фраунгофер (1787-1826)» . Журнал Британской астрономической ассоциации . 97 . НАСА Система астрофизических данных : 339. Бибкод : 1987JBAA...97..339H .
т.97, №6, с.339-347
- «Йозеф фон Фраунгофер» . Общество Фраунгофера .
- «Йозеф фон Фраунгофер» . Католическая энциклопедия.
- «Иосиф Фраунгофер» . Энциклопедия.com .
- «Йозеф фон Фраунгофер» . Британская энциклопедия .
- «Микроскоп от Утцшнайдера и Фраунгофера в Мюнхене» (на немецком языке). Музей оптических инструментов.
- «Телескоп-рефрактор Утцшнейдера и Фраунгофера, Мерца и Малера (искатель комет)» . Национальный музей американской истории .
- «Телескоп Уцшнейдера, Райхенбаха и Фраунгофера» . Национальный музей американской истории .
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
| Люди | |
| Другой | |
