Michael Faraday (1791-1867) talán legismertebb felfedezése elektromágneses indukció, a hozzájárulás a villamosmérnöki, illetve elektrokémia, vagy amiatt, hogy ő volt a felelős fogalmának bevezetésével a mező fizika leírni elektromágneses kölcsönhatás. De talán nem olyan jól ismert, hogy alapvető hozzájárulást tett a fény elektromágneses elméletéhez.,
1845 – ben, mindössze 170 évvel ezelőtt Faraday felfedezte, hogy egy mágneses mező befolyásolja a polarizált fényt-ezt a jelenséget magneto-optikai hatásnak vagy Faraday hatásnak nevezik. Pontosabban, azt találta, hogy a sík a rezgés egy gerenda lineárisan polarizált fény esemény egy darab üveg forgatjuk, amikor egy mágneses mező alkalmazták az irányt a terjedési a gerenda. Ez volt az egyik első jele annak, hogy az elektromágnesesség és a fény összefügg., A következő évben, 1846 májusában Faraday közzétette a Thoughts on Ray Vibrations című cikket, egy prófétai kiadványban, amelyben azt feltételezte, hogy a fény az elektromos és mágneses erővonalak rezgése lehet.
Michael Faraday Dél-Londonban született egy szerény családban. Az egyetlen alapvető formális oktatás, amit gyermekkorában kapott, az olvasás, az írás és az aritmetika volt., Tizenhárom éves korában otthagyta az iskolát, és könyvkötő műhelyben kezdett dolgozni. A tudomány iránti szenvedélyét felébresztette a villamos energia leírása, amelyet az Encyclopædia Britannica egy példányában olvasott, amelyet kötelező volt, majd egy improvizált laboratóriumban kezdett kísérletezni. Faradayt 1813-ban felvették Humphry Davy laboratóriumi asszisztenseként a Londoni Királyi Intézetben, ahol 1824-ben taggá választották, és ahol 1867-ben haláláig dolgozott, először Davy asszisztenseként, majd munkatársaként, végül Davy halála után, mint utóda., Faraday olyan benyomást tett Davyre, hogy amikor utóbbit a legnagyobb felfedezéséről kérdezték, Davy válaszolt: “a legnagyobb felfedezésem Michael Faraday volt”. 1833-ban ő lett az első Fullerian kémiai professzor a királyi intézményben. Faraday a tudomány nagy népszerűsítőjeként is elismert. Faraday 1826-ban létrehozta a királyi intézmény péntek esti Diskurzusait, amelyek a tudósok és a laikusok közötti kommunikáció csatornái., A következő évben elindította a fiatalok karácsonyi előadásait-most minden évben a nemzeti televízióban sugárzott -, egy sorozatot, amelynek célja a tudomány bemutatása a nagyközönség számára. Faraday maga is sok ilyen előadást tartott. Mindkettő továbbra is a mai napig.
Faraday 1821-ben tette első felfedezését az elektromágnesességről., Megismételte Oersted kísérletét, amelyben egy kis mágnest helyezett egy áramhordozó huzal köré, és meggyőződött arról, hogy az áram által a mágnesre kifejtett erő kör alakú. Ahogy évekkel később elmagyarázta, a huzalt végtelen kör alakú koncentrikus erővonalak vették körül, amelyeket az áram mágneses mezőjének nevezett. Kiindulópontként Oersted és Ampère munkáját vette át az elektromos áramok mágneses tulajdonságairól, 1831-ben pedig egy változó mágneses mezőből, az elektromágneses indukciónak nevezett jelenségből származó elektromos áramot ért el., Azt találta, hogy amikor egy elektromos áram áthalad egy tekercsen, egy másik nagyon rövid áram keletkezett egy közeli tekercsben. Ez a felfedezés döntő mérföldkövet jelentett nemcsak a tudomány, hanem a társadalom fejlődésében is, amelyet ma az erőművekben nagy léptékben villamos energia előállítására használnak. Ez a jelenség valami újat tár fel az elektromos és mágneses térről., Ellentétben a nyugalmi elektromos töltések által generált elektrosztatikus mezőkkel, amelyek zárt pályán történő keringése nulla (konzervatív mező), a mágneses mezők által létrehozott elektromos mezők keringése a nullától eltérő zárt út mentén történik. Ez a keringés, amely megfelel az indukált elektromotoros erőnek, megegyezik a felületen áthaladó mágneses fluxus változásának sebességével, amelynek határa egy huzalhurok (Faraday indukciós törvénye)., Faraday feltalálta az első elektromos motort, az első elektromos transzformátort, az első elektromos generátort és az első dinamót, így Faraday kétségtelenül az elektrotechnika atyjának nevezhető.
Faraday elhagyott a folyadék elmélet megmagyarázni, villany, mágnesesség, valamint a bevezetett fogalmak a mező mező vonalak, távolodik a mechanisztikus magyarázata a természeti jelenségek, mint Newton intézkedések-at-egy-távolság., Faraday fogalmának bevezetése mező a fizika talán a legfontosabb hozzájárulása volt, Einstein által leírt, mint a nagy változás, a fizika, mert feltéve, hogy az elektromosság, mágnesesség, valamint optika egy közös keretet a fizikai elméletek. Faraday erővonalait azonban csak néhány évvel később fogadták el, amikor James Clerk Maxwell belépett a képbe.,
amint azt a cikk elején megjegyeztük, a Faraday által felfedezett másik, talán kevésbé ismert hatás a mágneses mező hatása a polarizált fényre, a Faraday-effektus vagy a magneto-optikai hatás néven ismert jelenségre. Faraday kíváncsi elméje nem volt elégedett azzal, hogy egyszerűen felfedezze a kapcsolatot a villamos energia és a mágnesesség között. Azt is meg akarta határozni, hogy a mágneses mezők hatással vannak-e az optikai jelenségekre. Hitt a természet minden erejének, különösen a fénynek, a villamos energiának és a mágnesességnek az egységében., 1845. szeptember 13-án megállapította, hogy a lineárisan polarizált fény polarizációjának síkja elfordul, amikor ez a fény olyan anyagon halad át, amelyre erős mágneses mezőt alkalmaznak a fény terjedésének irányában., Faraday-írta bekezdésben #7504 a Tejtermékek:
“a Mai nap dolgozott, a vonalak a mágneses erő, átadva őket a különböző szervek (átlátszó különböző irányokba), ugyanakkor halad a polarizált fénysugár át őket (…) volt egy hatást a polarizált ray, így a mágneses erő, fény bebizonyította, hogy kapcsolatban van egymással”.,
Ez volt minden bizonnyal az első egyértelmű jele annak, hogy a mágneses erő és a fény egymáshoz kapcsolódik, és azt is kimutatta, hogy a fény a villamos energiához és a mágnesességhez kapcsolódik. Ezzel a jelenséggel kapcsolatban Faraday ugyanabban a bekezdésben is írta:
“Ez a tény valószínűleg rendkívül termékenynek és nagy értékűnek bizonyul a természeti erő mindkét körülményének vizsgálata során”.
nem tévedett. Ez a hatás a fény elektromágneses elméletének egyik sarokköve.,
egy királyi intézmény péntek esti diskurzusában zavar április 1846, Faraday feltételezte, hogy a fény lehet valamilyen formában szaporodó mentén mező vonalak. Az igazság az, hogy ezen a pénteken Charles Wheatstone volt a tervek szerint, hogy beszéljen a kronoszkópjáról. Az utolsó pillanatban azonban Wheatstone lámpalázas rohamot kapott, és Faraday átadta Wheatstone beszédét., Mivel idő előtt végzett, kitöltötte a fennmaradó perceket azáltal, hogy feltárta gondolatait a fény természetéről. Faraday diskurzusát ugyanabban az évben tették közzé a filozófiai magazinban a Thoughts on Ray-Vibrations cím alatt. Faraday még merte megkérdőjelezni a luminiferous aether létezését –az akkori tudományos eretnekség -, amelynek a fényterjedés közegének kellett lennie, amint azt oly elegánsan Fresnel leírta a fény hullámelméletében. Azt javasolta, hogy a fény nem az éteri rezgések eredménye lehet, hanem a fizikai erővonalak rezgései., Faraday megpróbálta kihagyni az étert, de megtartotta a rezgéseket. Szinte bocsánatkérő hangon Faraday befejezi a dolgozatát:
“azt hiszem, valószínű, hogy sok hibát követtem el az előző oldalakon, mert még magamnak is, az ezen a ponton megfogalmazott elképzeléseim csak a spekuláció árnyékaként jelennek meg”.
azonban Faraday ötletét jelentős szkepticizmussal fogadták, és mindenki elutasította, amíg Maxwell 1865-ben megjelent az elektromágneses mező dinamikai elmélete című cikke., Ebben a tanulmányban Maxwell nemcsak a fény szeminális elektromágneses elméletét írja le-a 2015-ös nemzetközi fényév egyik mérföldkövét -, hanem azokat az ötleteket is tulajdonítja, amelyek végül elméletének alapját képezték Faraday sugár rezgésekre vonatkozó gondolatainak., Oldal 466 a papír, a szerénység, ami mindig jellemző Maxwell, arra utal, hogy Faraday 1846 papír a következőképpen:
“A koncepció a terjedési keresztirányú mágneses zavarok, a kirekesztés, a normálisak határozottan által meghatározott Professzor Faraday a ‘Gondolatok Ray Rezgések’. A fény elektromágneses elmélete , amint azt ő javasolta, lényegében ugyanaz, mint amit ebben a tanulmányban elkezdtem fejleszteni, azzal a különbséggel, hogy 1846-ban nem voltak adatok a terjedési sebesség kiszámításához”.,
és 1865-ös írásának 461. oldalán Maxwell a magneto-optikai hatásra is utal, kijelentve:
“Faraday felfedezte, hogy amikor egy sík polarizált sugár transzverzálja az átlátszó diamágneses közeget a mágnesek vagy áramok által a környéken előállított mágneses erővonalak irányába, a polarizáció síkja elfordul”.
az összes Michael Faraday idézett hat alkalommal említi háromszor Maxwell 1865 papír., Ez azonban nem meglepő, tekintve, hogy Maxwell munkájának nagy része Faraday munkáján alapul, Maxwell pedig matematikailag modellezte Faraday elektromágnesességgel kapcsolatos felfedezéseinek nagy részét a ma ismert elméletbe.
azok az elektromágneses hullámok, amelyek létezését Faraday 1846-ban a sugár rezgésekre vonatkozó gondolataival spekulálta, és amelyeket Maxwell 1865-ben matematikailag megjósolt, végül Hertz laboratóriumában állították elő 1888-ban. A többi már történelem., Nyilvánvaló, hogy Maxwell megnyitotta az ajtót a huszadik századi fizikához, de nem kevésbé világos, hogy Faraday adta Maxwellnek néhány kulcsot, amelyet használt.
1676-ban Newton levelet küldött riválisának, Hooke-nak, amelyben azt írta: “Ha tovább láttam, az óriások vállán áll” (*). Kétszázötven évvel később, Einstein egyik Cambridge-i látogatása során, Egyesült Királyság, valaki megjegyezte: “nagyszerű dolgokat tettél, de Newton vállán állsz”. Einstein azt válaszolta:”Nem, Maxwell vállán állok”., Ha valaki ugyanezt mondta volna Maxwellnek, valószínűleg azt mondta volna, hogy Faraday vállán áll.
(*) bár ezt a mondatot egyes szerzők szarkasztikus megjegyzésként értelmezik Hooke púpos megjelenésére, manapság a kifejezést általában pozitív módon használják. Most Newton megjegyzése egy állítás, hogy a tudomány egy sor inkrementális fejlődés eléri, amely épül a korábban elért (lásd például Stephen Hawking könyve címmel a vállán óriások).,
Augusto Beléndez
az Alicante Egyetem (Spanyolország) alkalmazott fizikaprofesszora és a Spanyol Királyi Fizikai Társaság tagja
bibliográfia
- A. Díaz-Hellín, Faraday: el gran cambio en la Física (Nívola. – Madrid, 2001).
- Ordóñez, V. Navarro és J. M. Sánchez Ron, Historia de la ciencia (Espasa Calpe. – Madrid, 2013).
- Forbes and B. Mahon, Faraday, Maxwell, and the elektromágneses mező: How Two Men Revolualized Physics (Prometheus Books. – New York, 2014).,
- Zajonc, Catching the Light: The Entwined History of Light and Mind (Oxford University Press. New York, 1995)
- Hawking, On the Shoulders of Giants: The Great Works of Physics and Astronomy (Running Press. Philadelphia, 2002)
- Mansuripur, Classical Optics and its Applications (Cambridge University Press. Cambridge, 2002)