Michael Faraday (1791-1867) er trolig best kjent for sin oppdagelse av elektromagnetisk induksjon, hans bidrag til elektroteknikk og elektrokjemi eller på grunn av det faktum at han var ansvarlig for å innføre begrepet felt i fysikk for å beskrive elektromagnetisk vekselvirkning. Men kanskje er det ikke så godt kjent at han også har gjort fundamentale bidrag til elektromagnetisk teori om lys.,

I 1845, bare 170 år siden, Faraday oppdaget at et magnetfelt påvirket polarisert lys – et fenomen som er kjent som den magneto-optisk effekt eller Faraday-effekt. For å være presis, fant han at flyet av vibrasjoner av en stråle av lineært polarisert lys hendelsen på et stykke glass roteres når et magnetisk felt ble anvendt i retning av forplantning av strålen. Dette var en av de første indikasjoner på at elektromagnetisme og lys var i slekt., Året etter, i Mai 1846, Faraday publisert artikkelen Tanker om Ray Vibrasjoner, en profetisk publikasjonen som han spekulert i at lys kan være en vibrasjon av elektriske og magnetiske linjer av makt.

Faraday ‘s tilfelle er ikke vanlig i fysikkens historie: selv om hans trening var veldig basic, lover elektrisitet og magnetisme skyldes mye mer å Faraday’ s eksperimentelle funn enn til noen andre forskere., Han oppdaget elektromagnetisk induksjon, noe som førte til oppfinnelsen av dynamo, forløperen til elektrisk generator. Han forklarte elektrolyse i form av elektriske krefter og også introdusert begreper som felt og linjer av makt, som ikke bare var grunnleggende for å forstå elektriske og magnetiske vekselsvirkningene, men også dannet grunnlaget for videre fremskritt i fysikk.

Michael Faraday ble født i Sør-London til en ydmyk familie. Den eneste grunnleggende formelle utdannelse fikk han ble i lesing, skriving og matematikk som et barn., Han sluttet på skolen da han var tretten, og begynte å jobbe i en bokbinding butikk. Hans lidenskap for vitenskapen ble vekket av beskrivelsen av elektrisitet han leste i en kopi av Encyclopædia Britannica han var bindende, etter som han begynte å eksperimentere i en improvisert laboratorium. Faraday ble ansatt i 1813 som Humphry Davy ‘s laboratorium assistent ved Royal Institution i London, hvor han ble valgt til medlem i 1824, og hvor han virket til sin død i 1867, først som Davy’ s assistent, så som sin samarbeidspartner, og til slutt, etter at Davy ‘ s død, da hans succesor., Faraday gjorde slikt inntrykk på Davy, som da han ble spurt om sin største oppdagelsen, Davy svarte: «Min største oppdagelse var Michael Faraday». I 1833 ble han den første Fullerian Professor i Kjemi ved Royal Institution. Faraday er også kjent som en stor popularizer av vitenskap. I 1826 Faraday opprettet fredag Kveld Diskurser ved Royal Institution, som er en kanal for kommunikasjon mellom forskere og lekfolk., Året etter lanserte han den Jul Foredrag for unge mennesker -som nå er sendt på nasjonal tv hver år, en serie som har som mål å presentere vitenskap til allmennheten. Faraday selv ga mange av disse foredragene. Begge av dem fortsetter til denne dag.

Faraday gjorde sin første funn av elektromagnetisme i 1821., Han gjentok Oersted ‘ s eksperiment å plassere en liten magnet rundt en strøm-bærer wire og kontrollert at den kraft som utøves av gjeldende på magneten var sirkulær. Som han forklarte år senere, ledningen var omgitt av en uendelig serie av sirkulære konsentriske linjer av makt, som han kalte det magnetiske feltet av gjeldende. Han tok arbeidet med Oersted og Ampère på den magnetiske egenskaper til elektriske strømmer som et utgangspunkt, og i 1831 oppnådd en elektrisk strøm fra en endring av magnetiske felt, et fenomen som er kjent som elektromagnetisk induksjon., Han fant at når en elektrisk strøm ble vedtatt gjennom en spole, en annen svært kort gjeldende ble generert i en nærliggende coil. Denne oppdagelsen merket en avgjørende milepæl i utviklingen, ikke bare vitenskap, men også av samfunnet, og brukes i dag til å generere elektrisitet i stor skala i kraftverk. Dette fenomenet avslører noe nytt om elektriske og magnetiske felt., I motsetning til elektrostatisk felt generert av elektriske ladninger i ro hvis sirkulasjon langs en lukket bane er null (et konservativt felt), sirkulasjon av elektriske felt skapt av magnetiske felt er langs en lukket bane andre enn null. Denne sirkulasjonen, som tilsvarer indusert electromotive kraft, er lik endring av magnetiske fluks passerer gjennom en overflate med en grense er en wire loop (Faraday ‘ s lov av induksjon)., Faraday oppfant den første elektriske motoren, den første elektrisk transformator, den første elektriske generator og den første dynamoen, så Faraday kan bli kalt, uten tvil, far og elektroteknikk.

Faraday forlatt væsken teori for å forklare elektrisitet og magnetisme, og introduserte begrepene feltet og feltet linjer, beveger seg bort fra den mekanistiske forklaringen av naturlige fenomener som Newtons handlinger-på-en-avstand., Faraday ‘ s introduksjon av begrepet felt i fysikk er kanskje hans viktigste bidrag, og ble beskrevet av Einstein som den store endringen i fysikk fordi det ga elektrisitet, magnetisme og optikk med et felles rammeverk av fysiske teorier. Imidlertid, Faraday ‘ s linjer av makt ble ikke akseptert før flere år senere, da James Clerk Maxwell inn bildet.,

Som nevnt i begynnelsen av denne artikkelen, en annen og kanskje mindre kjent effekt oppdaget av Faraday var påvirket av et magnetisk felt på polarisert lys, et fenomen som er kjent som Faraday-effekt eller magneto-optisk effekt. Faraday er nysgjerrige sinn var ikke fornøyd med å bare oppdage sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme. Han ønsket også å finne ut om magnetiske felt hadde en effekt på optiske fenomener. Han trodde på guds enhet av alle kreftene i naturen, og i særdeleshet av lys, elektrisitet og magnetisme., 13. September 1845 han fant ut at flyet til polarisering av lineært polarisert lys er roteres når dette lyset reiser gjennom et materiale som et sterkt magnetisk felt er anvendt i retning av forplantning av lys., Faraday skrev i avsnitt #7504 av hans Meieri:

«i Dag jobbet med linjer av magnetisk kraft, og passerer dem på tvers av ulike organer (gjennomsiktig i forskjellige retninger, og som på samme tid passerer en polarisert stråle av lys gjennom dem (…) det var en effekt produsert på polarisert ray, og dermed magnetisk kraft og lys hadde vist seg å ha forhold til hverandre».,

Dette var sikkert den første klar indikasjon på at magnetiske kraft og lys var knyttet til hverandre, og det viste også at lys er relatert til elektrisitet og magnetisme. I forhold til dette fenomenet Faraday også skrev i samme avsnitt:

«Dette faktum vil mest sannsynlig vise seg overmåte fruktbar og av stor verdi i etterforskningen av begge betingelsene for naturlig kraft».

Han var ikke galt. Denne effekten er en av hjørnesteinene i elektromagnetisk teori om lys.,

I en Royal Institution ‘ s fredag Kveld Tale levert på April 1846, Faraday spekulert i at lys kan være noen form for forstyrrelse spre langs feltet linjer. Sannheten er at på denne bestemte fredag at det var Charles Wheatstone som var planlagt å holde en tale på hans chronoscope. Men i siste liten, Wheatstone hadde et angrep av sceneskrekk og så Faraday levert Wheatstone oss snakke., Siden han var ferdig på forhånd, fylte han i den gjenværende minutter ved å oppgi sine tanker om arten av lys. Faraday ‘ s tale ble publisert samme år i den Filosofiske Magasin under tittelen Tanker om Ray-Vibrasjoner. Faraday selv våget å stille spørsmål ved eksistensen av luminiferous aether –en vitenskapelig kjetteri på den tiden, som var ment for å være medium for lys forplantning som så elegant Fresnel hadde beskrevet i sin bølger av lys. Han foreslo at lys kunne ikke resultatet av aether vibrasjoner, men vibrasjoner av de fysiske linjene av kraft., Faraday prøvde å forlate ut aether, men han holdt vibrasjoner. I en nesten unnskyldende tone, Faraday avslutter sin papir som sier:

«jeg tror det sannsynlig at jeg har gjort mange feil i de foregående sidene, for selv til meg selv, mine ideer på dette punktet vises bare er som skyggen av en spekulasjon».

Imidlertid, denne ideen om Faraday ‘s ble mottatt med stor skepsis og avvist av alle til Maxwell’ s artikkel med tittelen En Dynamiske Teori for de Elektromagnetiske Feltet ble utgitt i 1865., I dette papiret, Maxwell ikke bare beskriver hans banebrytende elektromagnetisk teori om lys –en av milepælene som feires i denne Internasjonale År for Lys 2015– men også attributter den ideer som etter hvert dannet grunnlaget for hans teori til Faraday ‘ s tanker om ray vibrasjoner., På side 466 av hans papir, og med beskjedenhet som alltid preget Maxwell, som han refererer til Faraday ‘ s 1846 papir som følger:

«Den oppfatning av forplantning av tverrgående magnetiske forstyrrelser til utelukkelse av vanlig de er særskilt fastsatt av Professor Faraday i hans ‘Tanker om Ray Vibrasjoner’. Elektromagnetisk teori om lys, som foreslått av ham , er i samme stoff som jeg har begynt å utvikle seg i dette papiret, bortsett fra at i 1846 var det ingen data til å beregne hastigheten til forplantning».,

Og på side 461 av hans 1865 papir Maxwell viser også til magneto-optisk effekt, sier:

«Faraday oppdaget at når et fly polarisert ray transverses en gjennomsiktig diamagnetiske medium i retning av linjene av magnetiske kraften som produseres av magneter eller strømninger i nabolaget, flyet av polarisering er forårsaket for å rotere».

I alle Michael Faraday er sitert seks ganger, og som er nevnt tre ganger i Maxwell ‘ s 1865 papir., Imidlertid, dette er ikke overraskende tatt i betraktning at en stor mengde av Maxwell ‘s arbeid er basert på Faraday’ s arbeid og Maxwell matematisk modellert de fleste av Faraday ‘ s funn på elektromagnetisme i teorien som vi kjenner i dag.

Den elektromagnetiske bølger om hvis eksistens Faraday spekulert i 1846 med sine tanker om ray vibrasjoner, og som ble matematisk spådd av Maxwell i 1865, og ble til slutt produsert i et laboratorium ved Hertz i 1888. Resten er historie., Det er klart at Maxwell åpnet døren til det tjuende århundre, fysikk, men det er ikke mindre klart at Faraday ga Maxwell noen av tastene han brukte.

I 1676 Newton sendt et brev til sin rival Hooke, der han skrev: «Hvis jeg har sett lenger, det er ved å stå på skuldrene til Kjemper» (*). To hundre og femti år senere, under en av Einsteins besøk til Cambridge, STORBRITANNIA, noen sa: «Du har gjort store ting, men du står på Newtons skuldre». Einstein svarte: «Nei, jeg står på Maxwell ‘s skuldre»., Hvis noen hadde sagt det samme til Maxwell, ville han trolig ha sagt at han stod på Faraday ‘ s skuldre.

(*) Selv om denne setningen er tolket av noen forfattere som en sarkastisk bemerkning rettet mot Hooke ‘ s hunchback utseende, er i dag en frase er vanligvis brukt på en positiv måte. Nå Newtons kommentaren er et krav hvordan vitenskap er en serie av inkrementell fremskritt nå av som er bygget på det som tidligere er nådd (se, for eksempel, Stephen Hawking bok med tittelen På Skuldrene til Kjemper).,

Augusto Beléndez

Professor i Anvendt Fysikk ved Universitetet i Alicante (Spania) og medlem av den spanske Royal Fysikk Samfunn

Bibliografi

• A. Díaz-Hellín, Faraday: El gran cambio en la historie og fullstendig (Nívola. Madrid, 2001).
• Ordóñez, V. Navarro og J. M. Sánchez Ron, Historia de la ciencia (Espasa Calpe. Madrid, 2013).
• Forbes og B. Mahon, Faraday, Maxwell, og det Elektromagnetiske Feltet: Hvordan To Menn Revolusjonerte Fysikken (Prometheus Books. New York, 2014).,
• Zajonc, Fange Lys: Viklet Historie med Lys og Sinn (Oxford University Press. New York, 1995)
• Hawking, På Skuldrene til Kjemper: De Store Verkene i Fysikk og Astronomi (Kjører Trykk. Philadelphia, 2002)
• Mansuripur, Klassisk Optikk og dens Applikasjoner (Cambridge University Press. Cambridge, 2002)