Ральф Крониг

Ральф Крониг
Ральф де Лаэр Крониг (1904–1995)
Рожденный	10 марта 1904 г. ( 10.03.1904 ) Дрезден , Саксония
Умер	16 ноября 1995 г. ( 17.11.1995 ) (91 год) Зейст , Нидерланды
Национальность	немецкий
Гражданство	Соединенные Штаты Германия
Альма-матер	Колумбийский университет
Известный	Открытие спина частицы Структура Кронига Модель Кронига – Пенни Переход Костера – Кронига Отношения Крамерса – Кронига
Награды	Медаль Макса Планка (1962)
Научная карьера
Учреждения	Колумбийский университет ТУ Делфт
Докторантура	Альберт Поттер Уиллс
Другие научные консультанты	Вольфганг Паули

Ральф Крониг (10 марта 1904 — 16 ноября 1995) — немецкий физик . Он известен открытием спина частиц и своей теорией рентгеновской абсорбционной спектроскопии . Его теории включают модель Кронига-Пенни , переход Костера-Кронига и отношения Крамерса-Кронига .

Фон

Ральф Крониг (позже Ральф де Лаэр Крониг ) родился 10 марта 1904 года в семье немца. родители (Гарольд Теодор Крониг, Августа де Лаер) в Дрездене , Германия. Он умер в Зейсте 16 ноября 1995 года в возрасте 91 года.Крониг получил начальное и среднее образование в Дрездене и отправился в Нью-Йорк, чтобы учиться в Колумбийском университете , где он получил докторскую степень в 1925 году, а затем стал преподавателем (1925) и доцентом (1927).

В начале карьеры Кронига он встретил Пауля Эренфеста , который во время посещения Америки в 1924 году посоветовал молодому физику Ральфу Кронигу вновь посетить Европу. Крониг уехал на этот континент позже, в 1924 году, и посетил важные центры исследований теоретической физики в Германии и Копенгагене . Это было время большого развития квантовой механики , и это развитие происходило в Европе. Кронигу выпала честь быть молодым блестящим физиком в тот день славы теоретической физики 20-го века, что позволило ему жить и работать среди великих физиков той эпохи, таких как Эренфест, Нильс Бор , Вернер Гейзенберг , Вольфганг Паули и Ганс Крамерс .

В январе 1925 года, когда Крониг еще был аспирантом Колумбийского университета, он впервые предложил спин электрона, услышав Паули в Тюбингене. Гейзенберг и Паули сразу же возненавидели эту идею. Они только что исключили из квантовой механики все мыслимые действия. Теперь Крониг предлагал заставить электрон вращаться в пространстве. Паули особенно высмеял идею раскрутки, заявив, что «она действительно очень умна, но, конечно, не имеет ничего общего с реальностью». Столкнувшись с такой критикой, Крониг решил не публиковать свою теорию, и идее спина электрона пришлось подождать, пока ее признают другие. Ральф Крониг придумал идею спина электрона за несколько месяцев до Джорджа Уленбека и Сэмюэля Гаудсмита . Большинство учебников приписывают это открытие этим двум голландским физикам.Ральф Крониг не держал зла на Паули за такой поворот событий. Фактически, Крониг и Паули оставались друзьями еще долгие годы. Через письма они обменялись многими идеями по физике. Но историческим фактом остается то, что Крониг рассказал Паули о спине электрона до того, как Паули опубликовал свою работу, показывающую, что два электрона могут находиться на одной и той же орбитали (В. Паули, «О связи между пополнением электронных групп в атоме с комплексом Структура спектров», Z. Physik 31, 765ff, 1925). Несколько месяцев спустя, когда Уленбек и Гаудсмит придумали теорию спина частицы, это, казалось, подтвердило статью Паули. Вместе с Исидором Исааком Раби Крониг дал первое решение (1927) уравнения Шредингера для жесткого симметричного волчка .

Вернер Гейзенберг при разработке квантовой механики вовлек Кронига в свои основополагающие идеи теории. В начале мая 1925 года Гейзенберг трижды писал Ральфу Кронигу, с которым он сотрудничал немного ранее в Копенгагене по спектральной теории многоэлектронных атомов. Во втором письме от 5 мая Гейзенберг записал несколько подробных уравнений, выражающих переход к его матричной механике .

В 1927 году Крониг окончательно вернулся в Европу и работал в различных видных исследовательских центрах: Копенгагене, Лондоне , Цюрихе (где в течение года был ассистентом Паули). Около 1930 года он поселился в Нидерландах : сначала в Утрехте , затем в Гронингене , сначала в качестве ассистента Дирка Костера , с 1931 года в качестве доцента, а с 1939 года в качестве профессора Делфтского технологического университета , где он оставался до своей вышел на пенсию в 1969 году. С 1959 по 1962 год был ректором университета. К тому времени он был признан во всем мире как известный теоретик, который переписывался с ведущими деятелями того времени и внес интересный вклад в квантовую механику и ее применение, особенно в физике молекул и молекулярных спектрах, области, в которой он был экспертом. те дни.Медаль Макса Планка была вручена Ральфу Кронигу в 1962 году.

Крониг был избран членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук в 1946 году, в 1969 году он стал иностранным членом.

Среди обширной переписки Ральфа Кронига есть много писем величайшим физикам 20-го века и от них, которые следует сохранить для потомков, и сам Крониг опубликовал многие из них в книгах.

Демонстрируя большое уважение Кронига к Паули, в одном письме Ральф Крониг сказал относительно Паули и небольшого количества реальных публикаций, сделанных Паули, учитывая масштабы его работы [перевод с немецкого]:

...в его [Паули] публикациях содержится, однако, что и понятно ввиду необычайно критического отношения Паули, лишь малая часть реально выполненной им работы. Паули сообщает в своих статьях о готовых результатах, но не о длительном, часто трудоемком пути, который к ним привел, а также не о незавершенных попытках. Часть его работы удовлетворительно осуществляется только в его обширном обмене письмами.

Штумм фон Бордвер (1989) дает подробное описание жизни и достижений Кронига, даже рассказывая, как его имя было изменено на Ральф де Лаэр Крониг.

Научные достижения

Ральф Крониг (1931, 1932) опубликовал первую теорию тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей, которая содержала некоторые основные понятия современной интерпретации. Модель Кронига-Пенни (1931 г.) представляет собой одномерную модель кристалла, которая показывает, как электроны в кристалле распределяются на разрешенные и запрещенные зоны путем рассеяния на расширенном линейном массиве атомов. Его первая теория (1931 г.) тонкой структуры расширенного рентгеновского поглощения (EXAFS) была трехмерным эквивалентом этой модели. Теория показала, что фотоэлектрон, пересекающий кристаллическую решетку, будет испытывать разрешенные и запрещенные зоны в зависимости от его длины волны и что даже когда эффект усреднен по всем направлениям в решетке, должна наблюдаться остаточная структура. Его теория успешно предсказала многие обычно наблюдаемые особенности тонкой структуры, включая подобную структуру из аналогичных решеток, обратную r ² зависимость, правильную зависимость r от T и увеличение энергетического разделения деталей тонкой структуры с энергией от края. Уравнение, которое было выведено в более количественном виде в 1932 году, было простым в применении и интерпретации. Каждый экспериментатор нашел приблизительное согласие с теорией. Всегда существовали некоторые особенности поглощения, близкие к тем, которые предсказывали возможные плоскости решетки. Однако ожидаемые сильные отражения (например, (100), (110), (111) и т. д.) не всегда коррелировали с наиболее интенсивными особенностями поглощения, как интуитивно ожидалось. Тем не менее, согласие было достаточно близким, чтобы заманчиво, и все проверили согласие своей измеренной «структуры Кронига» с простой теорией Кронига. В уравнении Кронига энергетические положения W _n соответствуют границам зон, т.е. не максимумам или минимумам поглощения, а первому подъему в каждом максимуме тонкой структуры. abg — индексы Миллера , a — постоянная решетки и q — угол между направлением электрона и направлением обратной решетки. При усреднении по всем направлениям с помощью неполяризованного рентгеновского пучка и поликристаллического поглотителя потому что 2 q знак равно 1 . Однако при использовании монокристаллического поглотителя и поляризованного рентгеновского излучения характеристики поглощения должны быть больше для конкретных кристаллических плоскостей. Это была еще одна экспериментальная переменная, которая могла бы подтвердить теорию, и многие пытались ее проверить. Так началась череда публикаций, в которых структура Кронига интерпретировалась в терминах простой теории Кронига. До 1970-х годов целых 2% статей, опубликованных в Phys. Преподобные были посвящены рентгеновской абсорбционной спектроскопии и чаще всего ссылались на теорию Кронига.

Данные Ханавальта (1931b) о ближнем порядке побудили Кронига (1932) разработать теорию молекул. Эта модель послужила отправной точкой для всех последующих теорий ближнего порядка, но лишь немногие пытались сравнить ее со своими данными. Эту работу продолжил ученик Кронига Х. Петерсен (1932, 1933). Уравнение Петерсона демонстрирует многие особенности современной теории. Эта теория была применена к GeCl ₄ Хартри, Кронигом и Петерсеном (1934). Описание титанических усилий, необходимых для выполнения расчетов, можно найти у Штумма фон Бордвера (1989).

Соотношение Крамерса -Кронига для дисперсии было получено Кронигом (1926) независимо от Крамерса (1927). Любая удовлетворительная теория дисперсии должна соответствовать условию, что рассеянная волна никогда не может появиться раньше падающей волны, которая ее порождает. Ганс Крамерс и Крониг показали, что это основное условие причинности подразумевает, что дисперсия (т. е. изменение показателя преломления с частотой) и поглощение не являются независимыми. Они вывели уравнения, позволяющие рассчитывать поглощение, когда известна дисперсия (для всех частот) и наоборот. Неудивительно, что такая связь должна существовать, поскольку дисперсия и поглощение связаны с резонаторами, описанными выше в связи с рассеянием на связанных электронах. Было обнаружено, что эта связь имеет большое значение во многих разделах чистой и прикладной физики.

Книги, изданные Ральфом Кронигом

• Переписка с Нильсом Бором, 1924–1953 гг .
• Учебник физики . Под редакцией Р. Кронига в соавторстве с Ж. Де Буром [и др.] С биографическими примечаниями и таблицами Дж. Корринга.
• Оптические основы теории валентности / Р. де Л. Крониг.
• Зонные спектры и молекулярная структура / Р. де Л. Крониг
• Устное историческое интервью с Ральфом де Лаэром Кронигом , 12 ноября 1962 года.

Ссылки

• Документы Сэмюэля А. Гаудсмита, 1921–1979 гг. Коробка 59 Папка 48 Переписка по истории спина: Б. Л. ван дер Варден , Ральф Крониг и Джордж Э. Уленбек
• А. Паис, в журнале Physics Today (декабрь 1989 г.)
• М. Дж. Кляйн, «Физика в процессе создания» (Северная Голландия, Амстердам, 1989 г.)
• Штумм фон Бордвер, Р., Анн. Физ. Пт , 14 (1989), 377 – 466.

Внешние ссылки

• Исидор Исаак Раби, Истории из первых дней квантовой механики . Расшифровано и отредактировано Р. Фрейзером Кодом с коллоквиума, проведенного на физическом факультете Университета Торонто 5 апреля 1979 года.
• Некролог (М. Дрездена) в журнале Physics Today , 50 (3), март 1997 г., с. 97.