Joseph von Fraunhofer

Joseph von Fraunhofer (március 6, 1787 – június 7, 1826) volt egy német optikus, aki az első a nap spektrumában megjelenő sötét vonalak tanulmányozása és osztályozása. Élete során Európa legkiválóbb refraktor teleszkópjainak gyártójaként ismerték. Tökéletesítette a diffrakciós rácsok néven ismert finom rácsok használatát a fényspektrumok előállításához és elemzéséhez.

életrajz

Fraunhofer a bajorországi Straublingban született Franz Xaver Fraunhofer és Maria Anna Fraunhlich fiaként. Fraunhofer apja kézműves volt, finom dekoratív üveget gyártva. Amikor Fraunhofer 11 éves volt, mindkét szülőjét elvesztette, és Philipp Anton Weichelsberger tanítványa volt, egy tükör-és díszüveggyártó. Míg Fraunhofer tanulószerződéses gyakorlati ideje alatt sokat tanulhatott az üveggyártásról, a környezet általában elnyomó volt, és még vasárnap sem engedték meg, hogy részt vegyen a tanulóknak fenntartott órákon.

1801-ben történt egy esemény, amely megváltoztatta Fraunhofer életét és a tudomány történetét. Weichelsberger komplexuma, amely mind az üvegstúdiónak, mind a lakótereknek otthont adott, összeomlott, Fraunhofer és Weichelsberger felesége csapdába esett a törmelék alatt. Mrs. Weichelsberger életét vesztette az esemény során, de Fraunhofer, erős keresztgerendával védve, túlélte.

a fiatal Fraunhofer halála és megmentése felkeltette IV.József Maximilianus bajor választófejedelem figyelmét, aki állítólag részt vett a mentőakcióban. Maximilian meghívta Fraunhofert a kastélyába, és anyagi támogatást tudott nyújtani neki. Maximilian nyomást gyakorolt Weichelsbergerre is, hogy engedje fraunhofert vasárnapi órákra, és Joseph von Utzschneider, vállalkozói hajlamú ügyvéd felügyelete alá helyezte.

nem sokkal azután, hogy Fraunhofer és Utzschneider találkozott, az utóbbi társult Georg Reichenbach és J. Leibherr, hogy nyissa meg a matematikai mechanikai Intézet Reichenbach Utzschneider Liebherr, szentelt a gyártás földmérő műszerek, amelyek megkövetelik a kiváló minőségű lencsék gyártásához.

tanítványból menedzserré

1804-ben Fraunhofer Maximilian támogatásával megpróbálta megalapítani saját vállalkozását, de nem tudott annyit keresni, hogy eltartsa magát, ezért kénytelen volt visszatérni korábbi munkáltatójához. De 1806-ban Utzschneider állást ajánlott Fraunhofernek az intézetben, amely ma a Benediktbeuern apátságban volt, korábban a bencés rend kezében. Itt megtanulta az üveggyártás művészetét Pierre Guinand-tól, aki már tökéletesítette néhány saját újítását.

ettől a ponttól kezdve Faunhofer megmutatta értékét. 1809-re Fraunhofer felajánlotta a junior partnerséget a cégnél, és a napi működésért felelős, ami két évvel később több mint 40 fős személyzet irányítását jelentette. 1812-re a Fraunhofer minőségi refraktor lencséket gyártott, amelyek átmérője hét hüvelyk volt, ami akkoriban egy teleszkópos lencse tiszteletre méltó mérete volt.

Fraunhofer meg akarta oldani a fantomszínezés problémáját a távcsövek és más optikai eszközök képein. E feladat elvégzéséhez úgy döntött, hogy elemzi a nap fényét, valamint a különböző színek spektrumát, amikor áthaladt egy üvegprizmán. Annak érdekében, hogy ezt a hatást pontosabban megvizsgálja, teleszkóp segítségével megvizsgálta a napfény spektrumát, és így feltalálta az első spektroszkópot. Meglepődött, hogy szétszóródott a spektrumban, sötét vonalak, amelyek helyzete nem változott. William Hyde Wollaston 1802-ben megfigyelte néhány azonos vonalat, de nem vont le határozott következtetéseket a jelenségből.

Fraunhofer-vonalak

1814-ben “Értekezés a különböző típusú üvegek fénytörési és diszperziós képességeiről” című emlékiratában Fraunhofer közzétette a sötét vonalakkal kapcsolatos kutatásainak eredményeit, amelyeket nemcsak a nap, hanem a Hold, a csillagok és a lángok spektrumában is talált. Megmérte a különböző vonalak törésmutatóját, amelyek, mivel a spektrumban mindig ugyanazon a helyen fekszenek, jelzik azt a módot, ahogyan egy adott színű sugarak megtörtek. Kutatásainak eredményeit felhasználta az optikai diszperzió hatásainak enyhítésére, amely a fantomszínezés forrása, amely csökkenti a tiszta optikai képeket.

1821-ben Fraunhofer dróthálót használt a kis rések diszperziós hatásainak feltárására, és megállapította, hogy hálója a megfigyelt fény spektrumát hozta létre. Ezt az egyenletesen elosztott vezetékeket használta, kétezer hüvelyk vastag és négyezer hüvelyk távolságra egymástól, hogy kiszámítsa egy adott színű fény hullámhosszát, ezt a bravúrt először Thomas Young 1802-ben hajtotta végre.

Fraunhofer később az arany levéllel borított üveglapra maratott vonalakat használta, hogy ugyanazt a hatást érje el, mint a drótháló. Az ilyen elrendezést diffrakciós rácsnak nevezik, tulajdonságait először David Rittenhouse amerikai csillagász vizsgálta 1786-ban. Ritterhouse azonban nem vont le következtetéseket felfedezéséből. Fraunhofer 1821-ben publikálta megállapításait “a fény új módosítása a sugarak kölcsönös befolyása és diffrakciója által, valamint ennek a módosításnak a törvényei.”

összességében Fraunhofer több mint 570 Sort térképezett fel, és a főbb jellemzőket A-tól K-ig, a gyengébb vonalakat pedig más betűkkel jelölte meg.Gustav Kirchhoff és Robert Bunsen később felfedezte, hogy a sötét vonalak az A] – ban lévő elemek vagy gőzök jelenlétének köszönhetők, amelyeken keresztül a fény áthalad, mielőtt a spektrumát elemzik. Ezek a tudósok azt találták, hogy a nap egyes vonalai reprodukálhatók azáltal, hogy fényt engednek át a nátrium-klorid lángban történő égetésével előállított nátrium-gőzön. Ez arra a következtetésre vezette őket, hogy a nátrium jelen van a Napban, és hogy a Fraunhofer vonalak a nap spektrumában azért keletkeznek, mert a Nap fénye áthalad a saját légkörén.

a napfényben lévő Fraunhofer-vonalak egy része a Föld légkörének elemei által elnyelt.

későbbi években

1820-ban Fraunhofer Készült teljes jogú partnere a cég és igazgatója az intézet. Az általa kifejlesztett finom optikai eszközök miatt Bajorország megelőzte Angliát, mint az optikai ipar központját. Még Michael Faraday sem tudott olyan üveget gyártani, amely riválisa lehetne Fraunhoferének.

jeles karrierje végül 1822-ben az Erlangeni Egyetem díszdoktori címet szerzett neki, és ugyanebben az évben kinevezték a müncheni Királyi Tudományos Akadémia múzeumának őrévé. 1824-ben a bajor király elnyerte a Polgári Érdemrendet. Korának sok üveggyártójához hasonlóan, akiket nehézfémgőzök mérgeztek meg, Fraunhofer fiatalon, 1826-ban, 39 éves korában halt meg. Úgy gondolják, hogy legértékesebb üvegkészítő receptjei vele mentek a sírba.

Teleszkóplencsék

A Fraunhofer cég számos tekintélyes európai obszervatóriumot felszerelt teleszkópokkal. Az orosz kormány csaknem tíz hüvelyk átmérőjű refraktáló távcsövet vásárolt a Dorpati Obszervatórium számára. Azt mondják, hogy Fraunhofer 18 hüvelykes távcső lencsét tervezett végrehajtani.

Legacy

Fraunhofer feltalálta a spektroszkópot, és 574 sötét vonalat fedezett fel a nap spektrumában. Nagyon közel került egy 40 évvel később tett felfedezéshez is, amely összekapcsolta a sötét vonalak által alkotott mintákat a fényforrás kémiai összetételével.

Fraunhofer feltalálta a diffrakciós rácsot, és ezzel átalakította a spektroszkópiát kvalitatív művészetből kvantitatív tudományba, bemutatva, hogyan lehet pontosan mérni a fény hullámhosszát. Rájött, hogy a Szíriusz és más első magnitúdójú csillagok színképe különbözik egymástól és a naptól, így megalapozta a csillagspektroszkópiát.

végső soron azonban elsődleges szenvedélye még mindig a gyakorlati optika volt.

bár Fraunhofer a spektrum sötét vonalait vizsgálta az optika fejlesztésének gyakorlati célja érdekében, tisztában volt felfedezésének néhány érdekes elméleti következményével. Másoknak maradt, hogy felfedjék Fraunhofer munkájának hatását. A kvantummechanika nagy része, amely tisztázza a részecskék és a hullámok közötti kapcsolatot, a spektrális vonalak elemzésén alapul.

sajnos Fraunhofer nem hagyott részleteket a diffrakciós rácsok készítésének módjáról, és eredményeit nehéz volt megismételni a szükséges idő és a drága felszerelés miatt. Talán ez az oka annak, hogy 40 év telt el, mire észrevehető előrelépés történt úttörő munkája során.

a gyakorlati szférában munkája számos olyan problémát megoldott, amelyekkel az optikusok küzdöttek az optikai rendszereket sújtó kromatikus torzítással kapcsolatban. Később a teleszkópok és mikroszkópok tervezői az ő sikereire épültek.

Lásd még:

• üveg
• Gustav Kirchhoff
• Optika
• Robert Bunsen
• spektroszkópia
• teleszkóp

aller, Lawrence H. 1991. Atomok, csillagok és ködök. 3. kiadás. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-32512-9

névtelen. 1827. Az üveg fénytörő és diszperzív ereje. Külföldi Negyedéves Áttekintés. 1:424-434.

király, Henry C. 2003. A távcső története. Mineola, New York: Dover Publications. ISBN 0486432653

Sweetnam, George Kean. 2000. A fény parancsa: Rowland fizikai és Spektrum iskolája. Philadelphia: Amerikai Filozófiai Társaság. ISBN 0871692384

minden link letöltve június 8, 2018.

• katolikus enciklopédia cikk Joseph von Fraunhoferről