Joseph von Fraunhofer

Joseph von Fraunhofer (6 mars 1787 – 7 juni 1826) var en tysk optiker som var den första att studera och klassificera de mörka linjerna som visas i solens spektra. Under sin livstid var han känd som tillverkaren av de finaste refraktorteleskopen i Europa. Han perfekterade också användningen av fina galler, kända som diffraktionsgaller, för att producera och analysera ljusspektra.

biografi

Fraunhofer föddes i Straubling, Bayern, son till Franz Xaver Fraunhofer och Maria Anna Fr Brasilihlich. Fraunhofers far var en hantverkare som producerade fint dekorativt glas. Vid tiden Fraunhofer var 11, Han hade förlorat båda sina föräldrar, och var lärling till Philipp Anton Weichelsberger, en spegel och dekorativa glastillverkare. Medan Fraunhofer måste ha lärt sig mycket om glastillverkning under sin lärlingstid var miljön i allmänhet förtryckande och han fick inte ens delta i lektioner på söndagen som var reserverade för lärlingar.

en händelse inträffade 1801 som skulle förändra Fraunhofers liv och vetenskapens historia. Weichelsbergers komplex, som rymde både Glasstudio och bostadshus, drabbades av en kollaps, och Fraunhofer och Weichelsbergers fru fångades av spillrorna. Fru Weichelsberger förlorade sitt liv i händelsen, men Fraunhofer, skyddad av en stark tvärbalk, överlevde.

den unga Fraunhofers nära död och räddning fick uppmärksamhet av Maximilian IV Joseph, prins kurfursten av Bayern, som sägs ha varit inblandad i räddningsinsatsen. Maximilian bjöd in Fraunhofer till sitt slott och kunde ge honom ekonomiskt stöd. Maximilian pressade också Weichelsberger att låta Fraunhofer delta i lektioner på söndag och sätta honom under vård av Joseph von Utzschneider, en advokat med entreprenörsinriktning.

strax efter att Fraunhofer och Utzschneider träffades samarbetade den senare med Georg Reichenbach och J. Leibherr för att öppna det matematiska mekaniska Institutet Reichenbach Utzschneider Liebherr, som ägnade sig åt tillverkning av mätinstrument som krävde högkvalitativa linser för tillverkningen.

från lärling till chef

1804 försökte Fraunhofer med hjälp av ett bidrag från Maximilian etablera sitt eget företag, men kunde inte tjäna tillräckligt för att försörja sig och tvingades återvända till sin tidigare arbetsgivare. Men 1806 erbjöd Utzschneider Fraunhofer en position vid Institutet, som nu var beläget vid Benediktbeuern Abbey, tidigare i händerna på Benediktine order. Här lärde han sig konsten att glastillverkning från Pierre Guinand, som redan hade perfektionerat några av sina egna innovationer.

Från och med den här tiden började Faunhofer visa sitt värde. År 1809 erbjöds Fraunhofer ett juniorpartnerskap i företaget och fick ansvaret för sin dagliga verksamhet, vilket två år senare innebar att hantera en personal på över 40 personer. År 1812 producerade Fraunhofer refraktorlinser av hög kvalitet med en diameter på sju tum, en respektabel storlek för en teleskoplins vid den tiden.

Fraunhofer ville lösa problemet med fantomfärgning i bilderna av teleskop och andra optiska instrument. För att uppnå denna uppgift bestämde han sig för att analysera solens ljus och spektrumet av olika färger som det producerade när det passerade genom ett glasprisma. För att undersöka denna effekt mer exakt undersökte han spektrumet av solljus med hjälp av ett teleskop och uppfann därmed det första spektroskopet. Han blev förvånad över att hitta spridda över hela spektrumet, mörka linjer vars position inte förändrades. William Hyde Wollaston observerade några av samma linjer 1802, men drog inga starka slutsatser från fenomenet.

Fraunhofer lines

1814, i en memoar med titeln ”Treatise of the Refractive and Dispersive Powers of Different Kinds of Glass”, publicerade Fraunhofer resultaten av sin forskning om de mörka linjerna som han inte bara hittade i solens spektra utan också av månen, stjärnorna och flammorna. Han mätte brytningsindex för de olika linjerna, som eftersom de alltid låg på samma plats i spektrumet, var en indikation på hur strålarna i en viss färg bryts. Han använde resultaten av sin forskning för att mildra effekterna av optisk dispersion, vilket är källan till fantomfärgning som förringar tydliga optiska bilder.år 1821 använde Fraunhofer ett trådnät för att utforska spridningseffekterna av små slitsar och fann att hans nät producerade ett spektrum av det ljus han observerade. Han använde denna uppsättning jämnt fördelade ledningar, två tusendels tum tjocka och åtskilda fyra tusendels tum från varandra, för att beräkna ljusets våglängd av en viss färg, en prestation som först uppnåddes av Thomas Young 1802.Fraunhofer använde senare linjer etsade på en glasplatta täckt med guldblad för att ge samma effekt som trådnätet. Ett sådant arrangemang kallas ett diffraktionsgitter, och dess egenskaper undersöktes först av den amerikanska astronomen David Rittenhouse 1786. Ritterhouse drog dock inga slutsatser från hans upptäckt. Fraunhofer publicerade sina fynd 1821 i en memoar med titeln ”New Modification of Light by the Mutual Influence and the Diffraction of the Rays, och lagarna för denna modifiering.”

sammantaget kartlade Fraunhofer över 570 linjer och betecknade huvudfunktionerna med bokstäverna A till K och svagare linjer med andra bokstäver.det upptäcktes senare av Gustav Kirchhoff och Robert Bunsen att de mörka linjerna beror på närvaron av element i a ] eller ånga genom vilken ljuset passerar innan dess spektrum analyseras. Dessa forskare fann att några av linjerna i solen kunde reproduceras genom att passera ljus genom natriumångan som produceras genom att bränna natriumklorid i en flamma. Detta ledde dem till slutsatsen att natrium är närvarande i solen och att Fraunhofer-linjerna i solspektret produceras eftersom solens ljus passerar genom sin egen atmosfär.

några av Fraunhofer-linjerna i solljus beror på absorption av element i jordens atmosfär.

senare år

år 1820 blev Fraunhofer en full partner till sitt företag och chef för Institutet. På grund av de fina optiska instrumenten han hade utvecklat, överträffade Bayern England som centrum för optikindustrin. Även sådana som Michael Faraday kunde inte producera glas som kunde konkurrera med Fraunhofer.

hans berömda karriär gav honom så småningom en hedersdoktor vid universitetet i Erlangen 1822, och samma år utsågs han till innehavare av Museet för Royal Academy of Sciences i Munich. År 1824 tilldelade kungen av Bayern honom Order of Civil Merit. Liksom många glasmakare i hans era som förgiftades av tungmetallångor, dog Fraunhofer ung, 1826, vid 39 års ålder. Hans mest värdefulla glastillverkningsrecept tros ha gått till graven med honom.

Teleskoplinser

Fraunhofers firma utrustade många av Europas respektabla observatorier med teleskop. Ett brytande teleskop med nästan tio tum diameter köptes av den ryska regeringen för sitt observatorium vid Dorpat. Det sägs att Fraunhofer hade planer på att utföra en teleskoplins på 18 tum.

Legacy

Fraunhofer uppfann spektroskopet och upptäckte 574 mörka linjer som förekommer i solspektrumet. Han kom också mycket nära en upptäckt som gjordes 40 år senare som kopplade mönstren som bildades av dessa mörka linjer till ljuskällans kemiska sammansättning.Fraunhofer uppfann diffraktionsgitteret och därigenom transformerade spektroskopi från en kvalitativ konst till en kvantitativ vetenskap genom att visa hur man kunde mäta ljusets våglängd exakt. Han fick reda på att spektra av Sirius och andra stjärnor av första storlek skilde sig från varandra och från solen och grundade därmed stjärnspektroskopi.

i slutändan var hans primära passion fortfarande praktisk optik.även om Fraunhofer undersökte de mörka linjerna i spektrumet för det praktiska syftet att förbättra optiken, var han medveten om några av de intressanta teoretiska konsekvenserna av hans upptäckt. Det återstod för andra att avslöja effekterna av Fraunhofers arbete. Mycket av kvantmekaniken, som klargör förhållandet mellan partiklar och vågor, bygger på en analys av spektrallinjer.tyvärr lämnade Fraunhofer inte detaljer om hur han gjorde sina diffraktionsgaller, och hans resultat var svåra att duplicera på grund av den tid som krävdes och den dyra utrustningen. Kanske var det därför 40 år gick innan märkbara framsteg gjordes över hans banbrytande arbete.

på det praktiska området löste hans arbete många av de problem som optiker hade kämpat med när det gäller den kromatiska distorsion som plågade optiska system. Senare designers av teleskop och mikroskop byggde på hans framgångar.

Se även

• glas
• Gustav Kirchhoff
• Optik
• Robert Bunsen
• spektroskopi
• teleskop

• Aller, Lawrence H. 1991. Atomer, stjärnor och nebulosor. 3: e upplagan. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-32512-9
• anonym. 1827. Brytnings-och spridningsförmåga hos glas. Utländsk Kvartalsvis Granskning. 1:424-434.
• Kung, Henry C. 2003. Historien om teleskopet. Mineola, New York: Dover Publications. ISBN 0486432653
• Sweetnam, George Kean. 2000. Kommandot av ljus: Rowlands Skola För Fysik och spektrum. Philadelphia: Amerikanska Filosofiska Samhället. ISBN 0871692384

alla länkar hämtad 8 juni 2018.

• Catholic Encyclopedia artikel om Joseph von Fraunhofer