Йозеф фон Фраунгофер - Википедия - Joseph von Fraunhofer

Йозеф фон Фраунгофер
Джозеф против Фраунгофера.jpg
Родившийся(1787-03-06)6 марта 1787 г.
Штраубинг, Электорат Баварии в священная Римская империя
Умер7 июня 1826 г.(1826-06-07) (39 лет)
Мюнхен, Германская конфедерация
ИзвестенФраунгофера дифракция, Линии фраунгофера, Расстояние Фраунгофера

Йозеф Риттер фон Фраунгофер (/ˈжраʊпˌчасoʊжər/; Немецкий: [ˈFraʊnˌhoːfɐ]; 6 марта 1787 г. - 7 июня 1826 г.[1]) был Баварский физик и производитель оптических линз. Он сделал оптическое стекло и ахроматический телескоп линзы объектива, изобрел спектроскоп, и разработал дифракционная решетка. В 1814 году он открыл и изучил темные линии поглощения в спектр солнца, теперь известного как Линии фраунгофера.[2]

Немецкая исследовательская организация Общество Фраунгофера назван в его честь и является крупнейшим в Европе обществом по развитию прикладных исследований.

биография

Йозеф Фраунгофер был 11-м ребенком, родившимся в Штраубинг, в Электорат Баварии, Францу Ксаверу Фраунгоферу и Марии Анне Фрелих.[3] Он осиротел в 11 лет и начал работать подмастерьем у сурового стеклодува по имени Филипп Антон Вайхельсбергер.[4][5] В 1801 году мастерская, в которой он работал, обрушилась, и он был похоронен в развалинах. Спасательной операцией руководил Князь-курфюрст Максимилиан Иосиф. Принц вошел в жизнь Фраунгофера, снабдив его книгами и вынудив своего работодателя дать молодому Фраунгоферу время для учебы.[4][5]

Йозеф Утцшнайдер также был на месте катастрофы и также стал благодетелем Фраунгофера. На деньги, полученные от принца после его спасения, и на поддержку, которую он получил от Утцшнайдера, Фраунгофер смог продолжить свое образование наряду с практическим обучением.[6] В 1806 году Утшнайдер и Георг фон Райхенбах привезли Фраунгофера в свой институт в Бенедиктбойерн секуляризованный Бенедиктинский монастырь, посвященный стекольному производству. Там он открыл, как делать прекрасное оптическое стекло, и изобрел точные методы измерения. оптическая дисперсия.[5]

Именно в институте Фраунгофер познакомился с Пьером Луи Гинаном, швейцарским техником по стеклу, который обучал Фраунгофера стекольному производству по указанию Утцшнайдера.[7] К 1809 году механическая часть Оптического института находилась в основном под руководством Фраунгофера, и в том же году Фраунгофер стал одним из членов фирмы.[8] В 1814 году Гинанд покинул фирму, как и Райхенбах. Позже Гинан стал партнером Фраунгофера в фирме,[7] и название было изменено на Utzschneider-und-Fraunhofer. В 1818 году Фраунгофер стал директором Оптического института. Благодаря прекрасным оптическим инструментам, разработанным Фраунгофером, Бавария обогнала Англию как центр оптической промышленности. Даже такие, как Майкл Фарадей не могли производить стекло, которое могло составить конкуренцию Фраунгофера.[4][5]

Его блестящая карьера в конечном итоге принесла ему почетный доктор от Университет Эрлангена в 1822 г. В 1824 г. Фраунгофер был назначен Кавалер ордена «За заслуги перед баварской короной» к Король Максимилиан I, благодаря которому он был возведен в личное дворянство (с титулом «Риттер фон», т.е. рыцарь). В том же году он стал почетным гражданином Мюнхен.

Как и многие стеклодувы своей эпохи он был отравлен тяжелый металл пары, что привело к его преждевременной смерти. Фраунгофер умер в 1826 году в возрасте 39 лет. Считается, что его самые ценные рецепты изготовления стекла ушли в могилу вместе с ним.[4]

Изобретение и научные исследования

Фраунгофер демонстрирует спектроскоп.

Одна из самых сложных операций практической оптики в период жизни Фраунгофера была точно полировка сферические поверхности больших предметные очки. Фраунгофер изобрел машину[который? ] которые отображали поверхность более точно, чем обычные шлифование. Он также изобрел другие шлифовальные и полировальные станки и внес множество усовершенствований в производство различных видов стекла, используемого для оптических инструментов, которые, как он всегда обнаруживал, имеют различные дефекты и неровности.[8]

В 1811 году он построил новый вид печь, и во время второго сеанса плавления, когда он расплавил большое количество стекла, он обнаружил, что может производить бесцветное стекло, который, взятый со дна сосуда, содержащего примерно 224 фунта стекла, имел такое же преломляющий мощность как стекло, снятое с поверхности. Он обнаружил, что английский корона стекло и немецкое столовое стекло содержало дефекты, которые приводили к неравномерному преломлению. В более толстых и больших очках таких дефектов было бы еще больше, поэтому в больших телескопах такое стекло не подходило бы для линз объектива. Соответственно, Фраунгофер сделал свой собственный бокал для короны.[8]

Считалось, что точное определение способности данной среды преломлять световые лучи и разделять различные цвета, которые они содержат, затруднялось из-за отсутствия точных границ между цвета из спектр, что затрудняет точное измерение угла преломления. Чтобы устранить это ограничение, Фраунгофер провел серию экспериментов с целью получения однородный свет искусственно и не имея возможности воздействовать на свой объект напрямую, он делал это с помощью ламп и призмы.[8]

Обнаружение темных линий поглощения

Иллюстрация солнечного спектра, нарисованная и раскрашенная Йозефом фон Фраунгофер с темными линиями, названными в его честь. (1987 г. ДАД штамп к 200-летию со дня рождения Фраунгофера)

К 1814 году Фраунгофер изобрел современный спектроскоп.[9] В ходе своих экспериментов он обнаружил яркую фиксированную линию, которая появляется в оранжевом цвете спектра, когда она создается светом Огонь. Эта линия позволила ему впоследствии определить абсолютную силу рефракции в различных веществах. Эксперименты по выяснению того, содержит ли солнечный спектр такую ​​же яркую оранжевую линию, что и линия, производимая оранжевым светом огня, привели его к открытию 574 темных фиксированных линий в солнечном спектре. Сегодня известны миллионы таких фиксированных линий поглощения.[8][10]

Продолжая исследования, Фраунгофер обнаружил темные линии, также появляющиеся в спектрах нескольких ярких звезды, но в несколько ином аранжировке. Он исключил возможность того, что линии образовывались при прохождении света через Атмосфера 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 солнце и несут информацию об источнике света, независимо от того, как далеко он находится.[2] Он обнаружил, что спектры Сириус и другие звезды первой величины отличались от Солнца и друг от друга, таким образом звездная спектроскопия.[11]

Позже было показано, что эти темные фиксированные линии являются линиями атомного поглощения, как объяснил Кирхгоф и Бунзен в 1859 г.[12] Эти строки до сих пор называются Линии фраунгофера в его честь; его открытие вышло далеко за рамки полдюжины видимых делений в солнечном спектре, которые ранее были отмечены Волластон в 1802 г.[13]

Изобретение оптических инструментов

Фраунгофер также разработал дифракционная решетка в 1821 г., после Джеймс Грегори открыл явление дифракционной решетки и после того, как американский астроном Дэвид Риттенхаус изобрел первую искусственную дифракционную решетку в 1785 году.[14][15] Фраунгофер был первым, кто использовал дифракционную решетку для получения линейчатых спектров, и первым, кто измерил длины волн спектральных линий с помощью дифракционной решетки.

Однако в конечном итоге его главной страстью по-прежнему оставалась практическая оптика; он однажды написал, что «во всех своих экспериментах я мог из-за нехватки времени уделять внимание только тем вопросам, которые имели отношение к практической оптике».[16]

Телескопы и оптические инструменты

Фраунгофер производил для своей фирмы различные оптические инструменты.[7] Это включало рефрактор Фраунгофера Дорпата, используемый Струве (доставлен в 1824 г. Дерптская обсерватория ) и Бессель Гелиометр (доставлены посмертно), которые были использованы для сбора данных для звездный параллакс. Преемник фирмы, Мерц унд Малер, сделал телескоп для Новой берлинской обсерватории, который подтвердил существование большой планеты. Нептун. Возможно последний телескоп цель производства Fraunhofer был поставлен на транзитный телескоп на Городская обсерватория, Эдинбург,[17] сам телескоп достраивается Repsold Гамбурга после смерти Фраунгофера.

Работает

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Адольф Висснер (1961), "Фраунгофер, Йозеф фон (bayerischer Personaladel 1824)", Neue Deutsche Biographie (NDB) (на немецком), 5, Берлин: Duncker & Humblot, стр. 382–384.; (полный текст онлайн )
  2. ^ а б Китти Фергюсон и Мико Мациашек (20 марта 2014 г.). "Стеклодув, положивший начало астрофизике". Наутилус. Получено 8 апреля 2018.
  3. ^ Хоккей, Томас (2009). Биографическая энциклопедия астрономов. Издательство Springer. ISBN  978-0-387-31022-0. Получено 22 августа 2012.
  4. ^ а б c d Майлз В. Джексон (2000). "Глава 1 Введение". Спектр убеждений: Йозеф фон Фраунгофер и искусство прецизионной оптики. MIT Press. С. 1–16. ISBN  978-0-262-10084-7.
  5. ^ а б c d Даниэль Клеппнер (2005). «Мастер рассеивания». Физика сегодня. 58 (11): 10. Bibcode:2005ФТ .... 58к..10К. Дои:10.1063/1.2155731.
  6. ^ Ральф Керн: Wissenschaftliche Instrumente in ihrer Zeit. Группа 4: Perfektion von Optik und Mechanik. Кёльн, 2010. 355–356.
  7. ^ а б c Фраунгофер, Йозеф фон (1787–1826). plicht.de. 2000 г. Bibcode:2000eaa..bookE3630. Получено 26 марта 2011. (по-английски)
  8. ^ а б c d е В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Райнс, Джордж Эдвин, изд. (1920). "Фраунгофер, Йозеф фон". Энциклопедия Американа.
  9. ^ Бренд, Джон С. Д. (1995). Линии света: источники дисперсионной спектроскопии, 1800–1930 гг.. Издательство Gordon and Breach. С. 37–42. ISBN  978-2884491624.
  10. ^ Видеть:
  11. ^ Фраунгофера (1814–1815), страницы 220–221:Оригинал: Ich habe auch mit derselben Vorrichtung Versuche mit dem Lichte einiger Fixsterne erster Grösse gemachte. Da aber das Licht dieser Sterne noch vielmal schwächer ist, als das der Venus, so ist natürlich auch die Helligkeit des Farbenbildes vielmal geringer. Demohngeachtet habe ich, ohne Täuschung, im Farbenbilde vom Lichte des Sirius drey breite Streifen gesehen, die mit jenen vom Sonnenlichte keine Aehnlichkeit zu haben scheinen; einer dieser Streifen ist im Grünen, und zwey im Blauen. Auch im Farbenbilde vom Lichte anderer Fixsterne erster Grösse erkennt man Streifen; doch scheinen diese Sterne, in Beziehung auf die Streifen, unter sich verschieden zu seyn.Перевод: С тем же устройством [например, спектроскопом] я также провел несколько экспериментов со светом некоторых звезд первой величины. Поскольку свет этих звезд во много раз слабее, чем у Венеры, естественно, яркость спектра также во много раз меньше. Тем не менее, я видел - безо всякой иллюзии - три широкие полосы в спектре Сириуса, которые, кажется, не имеют ничего общего с полосками солнечного света; одна из этих полосок зеленого цвета, а две - синего. Также в спектре света других неподвижных звезд первой величины обнаруживаются полосы; тем не менее, эти звезды в отношении полос, кажется, различаются между собой.
  12. ^ Видеть:
    • Густав Кирхгоф (1859) "Ueber die Fraunhofer'schen Linien" (По образцу фраунгофера), Monatsbericht der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Ежемесячный отчет Королевской прусской академии наук в Берлине), 662–665.
    • Густав Кирхгоф (1859) "Ueber das Sonnenspektrum" (По солнечному спектру), Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Труды естественной истории / Медицинской ассоциации в Гейдельберге), 1 (7): 251–255.
  13. ^ Уильям Хайд Волластон (1802) «Метод исследования преломляющей и рассеивающей способностей с помощью призматического отражения», Философские труды Королевского общества, 92: 365–380; особенно см. стр. 378.
  14. ^ Видеть:
  15. ^ Паркер AR (март 2005 г.). «Геологическая история отражающей оптики». Журнал Королевского общества, Интерфейс. 2 (2): 1–17. Дои:10.1098 / rsif.2004.0026. ЧВК  1578258. PMID  16849159.
  16. ^ Призматические и дифракционные спектры: мемуары (1899) Тр. И Эд. Дж. С. Эймс стр. 10
  17. ^ Путеводитель по популярной обсерватории Эдинбурга, Астрономическое общество Эдинбурга
  18. ^ Тр. Краткая история жизни доктора Йозефа фон Фраунгофера

Рекомендации

  • И. Бернард Коэн; Генри Крю; Йозеф фон Фраунгофер; Де Витт Бристоль Брейс (1981). Теория волн, 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: Отображение спектра. Методы визуального представления в исследованиях и обучении. Oxford Univ. Press, Oxford 2002.
  • Джексон, Майлз В. (2000). Спектр веры: Йозеф фон Фраунгофер и искусство точной оптики. MIT Press. (Немецкий перевод: Fraunhofers Spektren: Die Präzisionsoptik как Handwerkskunst, Wallstein Verlag, 2009.)
  • Ральф Керн: Wissenschaftliche Instrumente in ihrer Zeit. Группа 4: Perfektion von Optik und Mechanik. Кельн, 2010.

внешняя ссылка