Брендан Скэйф - Википедия - Brendan Scaife

Брендан Кевин Патрик Скэйф FTCD, MRIA, Лауреат Бойля[1] (/skeɪж/; родился 19 мая 1928 г.), ирландский академический инженер и физик кто выполнил новаторские работы по теории диэлектрики. Скайф основал Dielectrics Group в Тринити-колледж Дублина где он является почетным членом и бывшим профессором Электромагнетизм, а ранее этому профессору технических наук. Скайф показал, что в линейной системе функция распада прямо пропорциональна величине автокорреляция функция соответствующей флуктуирующей макроскопической переменной и доказала, как спектральная плотность флуктуаций дипольного момента диэлектрического тела можно было бы рассчитать из частотной зависимости комплексная диэлектрическая проницаемость, ε (ω) = ε '(ω) - iε "(ω). Оно не зависело от Рёго Кубо который в 1957 г. разработал соответствующую теорию для магнитных материалов. Работа была опубликована до работы Роберта Коула в 1965 году, на которую часто ссылаются.

Ранние годы

Скайф родился в Лондоне 19 мая 1928 г. и сразу после Второй мировой войны он поступил в бакалавриат на факультете электротехники в Колледж Королевы Марии, Лондонский университет; он окончил его в 1949 году. В Колледже Королевы Марии была лаборатория высокого напряжения. Ганс Троппер, чьи лекции по теории электромагнитного поля вдохновили Скайфа. После окончания учебы он начал исследования свойств изоляционных материалов под руководством Троппера. Докторские исследования Скайфа открыли новые возможности для изучения диэлектриков.

Карьера

Комплексная диэлектрическая проницаемость полярных жидкостей

Скайф был первым ученым, успешно измерившим комплексную диэлектрическую проницаемость ряда полярных жидкостей, таких как эвгенол, глицерин и вода, в зависимости от давления до 12 кбар. Это опубликовано в исследовательской заметке в Proc. Phys. Soc. B, 68 (1955) 790. К тому времени Чан и Данфорт, работающие в лаборатории Бриджмена в США, по существу измерили равновесную относительную диэлектрическую проницаемость ε (ω) ряда жидкостей. В то время экспериментальные возможности в этой области исследований были сильно ограничены. Коммерческих мостов для измерения комплексной диэлектрической проницаемости не было. Трехполюсный мост с трансформаторной связью на основе Blumlein Изобретение до войны было создано в Королеве Марии индийским студентом С. Шараном для его докторской работы. Этот мост успешно применялся для измерений образцов, подвергнутых высоким давлениям. После завершения этой работы и непродолжительного периода использования GEC На Уэмбли он вернулся со своими ирландскими родителями в Ирландию, где оставался до конца своей карьеры, несмотря на множество предложений из-за границы.

Дублинский институт перспективных исследований; работать с Шредингером и Фрёлихом

Скайф присоединился к Дублинский институт перспективных исследований в 1954 г. Здесь проф. Эрвин Шредингер все еще был старшим профессором, как и Корнелиус Ланцош. Работы этих двух ведущих физиков-теоретиков 20-го века были для него источником огромного вдохновения и помогли в формировании его будущих работ. В 1961 году он поступил в Инженерную школу в г. Тринити-колледж.

Его интерес к теории диэлектриков привел к сотрудничеству с Герберт Фрёлих на Ливерпульский университет, где он был постоянным посетителем в 1950-х и 1960-х годах. Он на всю жизнь подружился с Фрёлихом и членами его исследовательской группы. Скайф стремился применить работу Каллен и Велтон (1951) о Теорема флуктуации-диссипации к работе Фрелиха о флуктуациях дипольного момента в диэлектрических телах. Эта работа по теории диэлектриков завершилась в 1959 г. длинным отчетом, опубликованным Ассоциацией электрических исследований (ныне ERA Technology Ltd ) на тему «Дисперсия и флуктуация в линейных системах с особым упором на диэлектрики». При этом он указал, что в линейной системе функция спада прямо пропорциональна автокорреляционной функции соответствующей флуктуирующей макроскопической переменной. Он показал, как можно рассчитать спектральную плотность флуктуаций дипольного момента диэлектрического тела из частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости ε (ω) = ε '(ω) - iε "(ω). Позднее эта работа была опубликована в Прогресс в диэлектриках, 1963. Он не зависел от Рёго Кубо который в 1957 г. разработал соответствующую теорию для магнитных материалов. Работа была опубликована до работы Роберта Коула в 1965 году, на которую часто ссылаются.

Теория равновесной относительной диэлектрической проницаемости ε (ω) диполярных веществ была разработана Кирквуд (1939) и Фрёлих (1948), опираясь на новаторскую работу Дебай (1913) и Онсагер (1936). Была надежда, что результаты его доклада 1959 года могут быть использованы для обобщения работ Онзагера, Кирквуда и Фрелиха и для получения теории частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости ε (ω) = ε '(ω) - iε "( ω). Первым шагом было разъяснение концепции поля реакции, введенной Онзагером. После того как это было сделано, можно было увидеть, как будет получено обобщение уравнения Онзагера для ε (0) на частотно-зависимый случай. Такое уравнение было опубликовано в небольшой заметке в 1964 г. Труды Лондонского физического общества 84, 616. Обоснование этого уравнения впервые появилось в отчете об электрических исследованиях, который Скайф опубликовал в 1965 году. Более расширенная версия была дана в Комплексная проницаемость опубликовано в 1971 г.

Инерционные эффекты

В работе, опубликованной до 1965 г., инерционные эффекты не были полностью учтены. Ранняя попытка исправить этот недостаток была предпринята Рокаром в 1933 году. Значительный прогресс был сделан Саком (1953, 1957) и Гроссом (1955). Работа Сэка была основана на Фоккер Планк уравнение, описывающее эволюцию ориентационного распределения молекул во времени. Пытаясь прояснить физические аспекты проблемы, Скайф получил результаты Сэка, исходя из стохастической Уравнение Ланжевена (1908) молекулярной вращательное броуновское движение. Его работа о вращателе плоскости, а также о сфере была впервые опубликована в 1971 году; он был опубликован в сотрудничестве с Джон Т. Льюис[2] и Джеймс Роберт МакКоннелл[3] (также Лауреат Бойля ) в Трудах Королевская ирландская академия A, 76 (1976) 43 (Именно для этой статьи он появляется в Знаменитые маршруты Пол Эрдёш ).[4] В работах по инерционным эффектам диполь-дипольным взаимодействием обычно пренебрегали. Правильная процедура исправления этого пренебрежения была описана в его книге, опубликованной в 1989 году. К сожалению, точное самосогласованное решение предложенного уравнения Ланжевена невозможно. Можно ли получить адекватное приближенное решение - вопрос открытый.

График поляризуемости - или "график Скейфа" - для представления высокочастотных данных

В 1963 году Скайф предложил[5] заменяя комплексную диэлектрическую проницаемость, ε (ω), график Коула-Коула (1941), графиком поляризуемости, α (ω). На этом графике α "(ω) наносится на график относительно α '(ω), где α' (ω) и α" (ω) - действительные и мнимые координаты функции

  • α (ω) = α '(ω) - i α "(ω) = (ε (ω) - 1) / (ε (ω) + 2)

что прямо пропорционально комплексной поляризуемости макроскопической сферы единичного радиуса. Ряд исследователей показали, что график поляризуемости превосходит график Коула-Коула для представления высокочастотных диэлектрических данных. Его книга Принципы диэлектриков опубликовано в 1989 г. (обновлено в 1998 г.) содержит много результатов и обсуждений, которые ранее не публиковались.

Эффект Казимира; эффекты сильного поля; галогениды щелочных металлов; Гаррет Скэйф и исследования высокого давления

Вместе со своим учеником Т. Эмброузом Скайф применил теорию флуктуаций дипольного момента к эффектам запаздывания ( Эффект Казимира ) в Ван дер Ваальс Силы, вместе с другим студентом, У.Т. Коффи, он исследовал расширение теории Онзагера, чтобы учесть эффекты сильного поля на поляризацию диполярных материалов.

Вместе со студентами К. Раджи, Дж. К. Фишером, К. В. Каматом и В. Дж. Росситером он провел экспериментальные исследования равновесной диэлектрической проницаемости галогенидов щелочных металлов при воздействии высоких давлений. Результаты были опубликованы в нескольких статьях. Ему помог его старший брат У. Гаррет Скэйф, которого Б. К. П. Скэйф впервые заинтересовал диэлектриками. Позже Гаррет Скэйф проявил большой интерес к проектированию и автоматизации оборудования высокого давления и к разработке методов измерения диэлектрической проницаемости, и большую часть своей карьеры посвятил изучению диэлектрических свойств жидкостей и жидких кристаллов при высоких давлениях.

Сотрудничество с Дж. Х. Колдервудом

В течение нескольких лет Скайф был приглашенным профессором в Салфордский университет и в сотрудничестве с профессором Дж. Х. Колдервудом он опубликовал ряд важных статей. В одной из статей, опубликованных в Философские труды Королевское общество Лондона, 269 (1971) 217, они показали, что сложные переходные характеристики напряжения и тока, наблюдаемые в жидкостях под облучением, можно объяснить простой моделью движения пространственного заряда в диэлектрической среде.

Феррожидкости и другие интересы

В сотрудничестве со своим коллегой и бывшим студентом-исследователем П.К. Fannin, он разработал технику разделенного тороида («Техника Fannin (Toroidal)») для измерения магнитной восприимчивости феррожидкостей.[6] Он также исследовал дисперсию частотно-зависимой магнитной восприимчивости этих жидкостей, развивая необходимое теоретическое понимание. Это опубликовано в ряде статей с 1986 по 1991 год. Эта работа заложила основу еще одной важной области исследований.

Помимо интереса к диэлектрикам и магнитным жидкостям, он внес вклад в телекоммуникации, математические методы обработки сигналов и в историю науки и техники. Что касается последнего, во время работы со своим бывшим студентом и коллегой Шоном Сордсом над изучением ранней истории радар, он вступил в контакт со многими пионерами радара: информация и идеи, которые он приобрел, существенно способствовали новому пониманию международного истока радара. Докторская диссертация Шона Сордса (под руководством Скайфа) была опубликована как Том 6 в IEE История серии технологий.[7]

Скайф отредактировал IV том Математические статьи сэра Уильяма Роуэна Гамильтона[8] Он также опубликовал биографию Джеймса МакКуллаха,[9] еще один ирландский математик и физик-теоретик, современник Гамильтона.

Скайф вместе с другим бывшим студентом, Дж. К. Виджем, разработал новую теорию поглощения электромагнитного спектра.[10] Его результаты противоречили работам, опубликованным в литературе того времени. Это было опубликовано в J. Chem. Phys. 122, 174901 (2005) и было подтверждено экспериментально с помощью серии высокоточных экспериментов и опубликовано [Phys Rev. E 80, 021704 (2009)].

Стипендия Тринити-колледжа Дублина и другие признания

Он был избран в стипендию Тринити-колледжа Дублина (F.T.C.D.) в 1964 году и был назначен читателем в 1966 году. В 1967 году он стал адъюнкт-профессором. В 1972 году он был назначен на кафедру технических наук и в том же году был избран членом Королевской ирландской академии. Он был удостоен докторской степени. (Англ.) Лондонского университета за его опубликованную работу в 1973 году. В 1986 году он был избран персональным председателем в Электромагнетизм в знак признания его международной репутации в области диэлектриков. Он был награжден Медаль Бойля[11] из Королевское Дублинское общество в 1992 г.

Тринити-колледж в Дублине присуждает награду B.K.P. Приз Скайфа[12] студентам бакалавриата по электронике и электротехнике в его честь.

Библиография

Он является автором (и / или редактором) шести книг:

  • Комплексная диэлектрическая проницаемость (1971) English Universities Press;
  • Исследования в Числовой анализ: Статьи в честь Корнелиус Ланцош (1974) Academic Press;
  • Радионаука в Ирландии (1981) Королевская ирландская академия, ISBN  0-901714-19-4 (0-901714-19-4)
  • Принципы Диэлектрики (1989) Clarendon Press;
  • Джеймс МакКаллах, M.R.I.A., F.R.S., 1809–1847 гг., Труды Королевская ирландская академия 90C (3) (1990), 67–106
  • Математические статьи сэра Уильям Роуэн Гамильтон, Том IV (Геометрия, Анализ, Астрономия, Вероятность и конечные разности, Разное), (2000) опубликовано Cambridge University Press.
  • Scaife, B.K.P .; Видж, Дж. К. Журнал химической физики (2005) 122, 174901.
  • Scaife, B.K.P .; Сигарев, А. А .; Vij, J. K .; До свидания, Дж. У. Физический обзор E (2009) 80, 021704.

Примечания

  1. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 26 июля 2011 г.. Получено 13 апреля 2011.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ http://www.stp.dias.ie/people/Lewis/obituary.html
  3. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 26 июля 2011 г.. Получено 13 апреля 2011.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  4. ^ «Математика. Интеллект. Ссылки - Проект чисел Эрдёша - Оклендский университет». Oakland.edu. 20 мая 2004 г.. Получено 8 апреля 2011.
  5. ^ Новый метод анализа диэлектрических измерений Proc. Phys. Soc. 81 124 (1963) Дои:10.1088/0370-1328/81/1/318
  6. ^ J. Phys. E: SC. Instrum. 19 (1986) 238
  7. ^ Мечи, Шон С., Техническая история появления радара, IEE История серии технологий, Vol. 6, Лондон: Питер Перегринус, 1986
  8. ^ Математические статьи сэра Уильяма Роуэна Гамильтона, том IV (геометрия, анализ, астрономия, вероятность и конечные разности, разное), опубликовано Cambridge University Press в 2000 году.
  9. ^ Джеймс МакКаллаг, M.R.I.A., F.R.S., 1809–1847, Proceedings of the Royal Irish Academy 90C (3) (1990), 67–106
  10. ^ Scaife, B.K.P .; Видж, Дж. К. (май 2005 г.). «Распространение электромагнитной волны в поглощающей анизотропной среде и инфракрасная спектроскопия пропускания жидких кристаллов». Журнал химической физики. 122 (17): 174901. Bibcode:2005ЖЧФ.122q4901С. Дои:10.1063/1.1874833. HDL:2262/29946. PMID  15910063.
  11. ^ Лауреаты медали Бойля В архиве 2 апреля 2019 в Wayback Machine Королевское Дублинское общество
  12. ^ Тринити-колледж в Дублине: награды инженерной школы

Рекомендации