Michael Faraday (1791-1867) er nok bedst kendt for sin opdagelse af den elektromagnetiske induktion, hans bidrag til electrical engineering og elektrokemi eller på grund af det faktum, at han var ansvarlig for at indføre begrebet felt i fysik til at beskrive elektromagnetisk interaktion. Men måske er det ikke så velkendt, at han også gjort grundlæggende bidrag til den elektromagnetiske teori om lys.,

i 1845, for kun 170 år siden, opdagede Faraday, at et magnetfelt påvirkede polariseret lys – et fænomen kendt som den magneto-optiske effekt eller Faraday-effekten. For at være præcis fandt han, at vibrationsplanet for en stråle af lineært polariseret lys, der faldt på et stykke glas, der blev roteret, når et magnetfelt blev påført i retning af udbredelse af strålen. Dette var et af de første tegn på, at elektromagnetisme og lys var relateret., Det følgende år, i Maj 1846, offentliggjorde Faraday artiklen tanker om Strålevibrationer, en profetisk publikation, hvori han spekulerede i, at lys kunne være en vibration af de elektriske og magnetiske kraftlinjer.

Faraday ‘s sag er ikke fælles i den historie fysik: selv om hans uddannelse var meget basic, love elektricitet og magnetisme er på grund af meget mere at Faraday’ s eksperimentelle opdagelser end til nogen anden forsker., Han opdagede elektromagnetisk induktion, hvilket førte til opfindelsen af dynamoen, forløberen til den elektriske generator. Han forklarede elektrolyse med hensyn til elektriske kræfter og introducerede også begreber som felt og kraftlinjer, som ikke kun var grundlæggende for at forstå elektriske og magnetiske interaktioner, men også dannede grundlaget for yderligere fremskridt inden for Fysik.Michael Faraday blev født i det sydlige London til en ydmyg familie. Den eneste grundlæggende formelle uddannelse, han modtog, var i læsning, skrivning og regning som barn., Han forlod skolen, da han var tretten og begyndte at arbejde i en bogbindende butik. Hans lidenskab for videnskab blev vækket af beskrivelsen af elektricitet, han læste i en kopi af Encyclopædia Britannica, han var bindende, hvorefter han begyndte at eksperimentere i et improviseret laboratorium. Faraday var ansat i 1813 som Humphry Davy ‘s laboratorium assistent på Royal Institution i London, hvor han blev valgt til medlem i 1824, hvor han arbejdede indtil sin død i 1867, først som Davy’ s assistent, så som hans samarbejdspartner, og endelig, efter Davy ‘ s død, som hans succesor., Faraday gjorde et sådant indtryk på Davy, at da sidstnævnte blev spurgt om hans største opdagelse, svarede Davy: “min største opdagelse var Michael Faraday”. I 1833 blev han den første Fullerian Professor i kemi ved Den Kongelige Institution. Faraday er også anerkendt som en stor populariserer af videnskab. I 1826 etablerede Faraday fredag aften diskurser på den kongelige Institution, som er en kommunikationskanal mellem forskere og lægfolk., Året efter lancerede han Juleforelæsningerne for unge-nu udsendt på nationalt tv hvert år-en serie, hvis mål er at præsentere videnskab for offentligheden. Faraday selv gav mange af disse foredrag. Begge fortsætter til i dag.

Kost og fik sin første opdagelse af elektromagnetismen i 1821., Han gentog Oersteds eksperiment med at placere en lille magnet omkring en strømbærende ledning og verificerede, at den kraft, der udøves af strømmen på magneten, var cirkulær. Som han forklarede år senere, ledningen var omgivet af en uendelig række cirkulære koncentriske kraftlinjer, som han kaldte det magnetiske felt i strømmen. Han tog arbejde i Ørsted og Ampère på de magnetiske egenskaber af elektriske strømme som udgangspunkt, og i 1831 opnået en elektrisk strøm fra et skiftende magnetfelt, et fænomen kendt som elektromagnetisk induktion., Han fandt ud af, at når en elektrisk strøm blev passeret gennem en spole, blev der genereret en anden meget kort strøm i en nærliggende spole. Denne opdagelse markerede en afgørende milepæl i udviklingen ikke kun af videnskab, men også af samfundet, og bruges i dag til at generere elektricitet i stor skala i kraftværker. Dette fænomen afslører noget nyt om elektriske og magnetiske felter., I modsætning til elektrostatiske felter genereret af elektriske ladninger i hvile, hvis cirkulation langs en lukket bane er nul (et konservativt felt), er cirkulationen af elektriske felter skabt af magnetfelter langs en anden lukket bane end nul. Denne cirkulation, som svarer til den inducerede elektromotoriske kraft, er lig med forandringshastigheden for den magnetiske Flu., der passerer gennem en overflade, hvis grænse er en trådsløjfe (Faradays induktionslov)., Faraday opfandt den første elektriske motor, den første elektriske transformatorer, den første el-generator, og den første dynamo, så Faraday kan kaldes, uden nogen tvivl, far til elektroteknik.

Faraday opgav væsketeorien for at forklare elektricitet og magnetisme og introducerede begreberne felt-og feltlinjer, der bevæger sig væk fra den mekanistiske forklaring af naturfænomener som ne .tons handlinger-på afstand., Faraday ‘ s introduktion af begrebet felt i fysik er måske hans vigtigste bidrag, og blev beskrevet af Einstein som den store ændring i fysik, fordi det forudsat, elektricitet, magnetisme og optik med en fælles ramme af fysiske teorier. Faradays magtlinjer blev imidlertid ikke accepteret før flere år senere, da James Clerk Ma..ell kom ind i billedet.,

som bemærket i begyndelsen af denne artikel var en anden og måske mindre kendt effekt opdaget af Faraday indflydelsen af et magnetfelt på polariseret lys, et fænomen kendt som Faraday-effekten eller magneto-optisk effekt. Faradays nysgerrige sind var ikke tilfreds med blot at opdage forholdet mellem elektricitet og magnetisme. Han ønskede også at afgøre, om magnetfelter havde indflydelse på optiske fænomener. Han troede på enheden af alle naturens kræfter, og især af lys, elektricitet og magnetisme., Den 13. September 1845 fandt han, at polarisationsplanet for lineært polariseret lys drejes, når dette lys bevæger sig gennem et materiale, hvortil et stærkt magnetfelt påføres i retning af udbredelse af lyset., Faraday skrev i afsnit #7504 af hans Mejeri:

“i Dag arbejdet med linjer magnetiske kraft, der passerer dem på tværs af forskellige organer (gennemsigtig i forskellige retninger), og på samme tid passerer en polariseret stråle af lys gennem dem (…) der var en virkning på det polariserede ray, og dermed magnetiske kraft og lys blev vist at have relation til hinanden”.,

Det var i hvert fald den første klare indikation af, at magnetiske kraft og lys var relateret til hinanden, og det viste også, at lys er relateret til elektricitet og magnetisme. I forhold til dette fænomen skrev Faraday også i samme afsnit:

“denne kendsgerning vil sandsynligvis vise sig overordentlig frugtbar og af stor værdi i undersøgelsen af begge betingelser for naturkraft”.

han tog ikke fejl. Denne effekt er en af hjørnestenene i den elektromagnetiske teori om lys.,

I en Royal Institution er fredag Aften Diskurs leveret i April 1846, Faraday spekuleret på, at lys kan være en eller anden form for forstyrrelse udbreder sig langs feltlinierne. Sandheden er, at det på denne særlige fredag var Charles .heatstone, der var planlagt til at holde et foredrag om sit kronoskop. Men i sidste øjeblik havde Wheheatstone et angreb af sceneskræk og hidtil leverede Wheheatstones tale., Siden han var færdig på forhånd, udfyldte han de resterende minutter ved at afsløre sine tanker om lysets natur. Faradays diskurs blev offentliggjort samme år i Philosophical Maga .ine under titlen Thoughts on Ray-Vibrations. Faraday selv vovede at sætte spørgsmålstegn ved eksistensen af den luminiferous aether –en videnskabelig kætteri på det tidspunkt, som skulle være medium for lys formering som så elegant Fresnel havde beskrevet i sin bølgeteori for lys. Han foreslog, at lyset ikke kunne være resultatet af aether-vibrationer, men vibrationer af de fysiske kraftlinjer., Faraday forsøgte at udelade æteren, men han holdt vibrationerne. I et næsten undskyldende tone, Faraday afslutter sit papir med angivelse af:

“jeg tror, at det er sandsynligt, at jeg har lavet mange fejl i den foregående sider, selv til mig selv, mine tanker om dette punkt vises kun, som skyggen af en spekulation”.

Men denne idé om Kost og blev modtaget med stor skepsis og afvist af alle, indtil Maxwell ‘ s artikel med titlen En Dynamisk Teori om det Elektromagnetiske Felt blev udgivet i 1865., I dette papir, Maxwell, ikke kun beskriver sin skelsættende elektromagnetiske teori om lys –en af de milepæle, som blev fejret i denne Internationale År for Lys 2015– men også attributter af de ideer, som senere dannede grundlag for sin teori, at Faraday ‘ s tanker om ray vibrationer., På side 466 af hans papir, og med den beskedenhed, der altid har kendetegnet Maxwell, han henviser til, Faraday ‘ s 1846 papir, som følger:

“Den opfattelse af udbredelsen af tværgående magnetiske forstyrrelser til udelukkelse af normale er tydeligt anført af Professor Faraday i hans ‘Tanker om Ray Vibrationer’. Den elektromagnetiske teori om lys, som foreslået af ham, er den samme i substansen som det, som jeg er begyndt at udvikle i dette papir, bortset fra at der i 1846 ikke var nogen data til beregning af udbredelseshastigheden”.,

Og på side 461 af hans 1865 papir Maxwell også refererer til den magneto-optiske effekt, med angivelse af:

“Faraday opdagede, at når en plan polariseret ray transverses en gennemsigtig diamagnetic medium i retning af linjer magnetiske kraft, der produceres af magneter eller strømninger i det kvarter, polarisationsplanet er forårsaget til at rotere”.

i alle Michael Faraday er citeret seks gange og nævnt tre gange i Ma..ells 1865 papir., Dette er dog ikke overraskende i betragtning af, at en stor mængde af Maxwell ‘s arbejde er baseret på Faraday’ s arbejde og Maxwell matematisk modelleret de fleste af Faraday ‘ s opdagelser om elektromagnetisme i den teori, som vi kender i dag.

De elektromagnetiske bølger, om hvis eksistens Faraday spekuleret i 1846 med sine tanker om ray vibrationer, og der blev matematisk forudsagt af Maxwell i 1865, var der endelig er fremstillet i et laboratorium ved at Hertz i 1888. Resten er historie., Det er klart, at Maxwell åbnede døren til det tyvende århundredes fysik, men det er lige så klart, at Faraday gav Maxwell nogle af de nøgler, han brugte.

i 1676 sendte ne .ton et brev til sin rival Hooke, hvor han skrev: “Hvis jeg har set yderligere, er det ved at stå på Giganternes skuldre” (*). To hundrede og halvtreds år senere, under et af Einsteins besøg i Cambridge, Storbritannien, bemærkede nogen: “du har gjort store ting, men du står på ne .tons skuldre”. Einstein svarede:”Nej, Jeg står på Ma.shouldersells skuldre”., Hvis nogen havde sagt det samme til Ma..ell, ville han sandsynligvis have sagt, at han stod på Faradays skuldre.

(*) selvom denne sætning fortolkes af nogle forfattere som en sarkastisk bemærkning rettet mod Hookes hunchback-udseende, bruges udtrykket i dag normalt på en positiv måde. Nu er Ne .tons kommentar en påstand om, hvordan videnskaben er en række trinvise fremskridt, hvis rækkevidde er bygget på dem, der tidligere er nået (se for eksempel Stephen Ha .kings bog med titlen på Giants skuldre).,

Augusto Beléndez

Professor i Anvendt Fysik ved University of Alicante (Spanien) og medlem af det spanske Kongelige Fysik Samfund

Forord

• A. Díaz-Hellín, Faraday: El gran cambio da la Física (Nívola. Madrid, 2001).
• Ordóñez, V. Navarro og J. M. Sánchez Ron, Historia de la ciencia (Espasa Calpe. Madrid, 2013).Forbes og B. Mahon, Faraday, Ma..ell og det elektromagnetiske felt: hvordan to mænd revolutionerede fysik (Prometheus bøger. Ne, York, 2014).,
• Catchingajonc, fange lyset: den sammenflettet historie af lys og sind (O .ford University Press. Ne.York, 1995)
• ha Hawking, på skuldrene af giganter: de store værker af fysik og Astronomi (Running Press. Philadelphia, 2002)
• Mansuripur, klassisk optik og dens applikationer (Cambridge University Press. Cambridge, 2002)