José von Fraunhofer
Físico alemán (1787-1826)

José von Fraunhofer
Nacido( 1787-03-06 )6 de marzo de 1787
Straubing , Electorado de Baviera , Sacro Imperio Romano Germánico
Fallecido7 de junio de 1826 (7 de junio de 1826)(a los 39 años)
Múnich , Reino de Baviera , Confederación Alemana
Conocido porDifracción de Fraunhofer
Líneas de Fraunhofer
Distancia de Fraunhofer

Joseph Ritter von Fraunhofer ( 6 de marzo de 1787 - 7 de junio de 1826 ) fue un físico y fabricante de lentes ópticos alemán . Fabricó vidrio óptico , un telescopio acromático y lentes objetivos . Desarrolló la rejilla de difracción y también inventó el espectroscopio . En 1814 , descubrió y estudió las líneas de absorción oscuras en el espectro del sol, ahora conocidas como líneas de Fraunhofer .

La organización de investigación alemana Fraunhofer Society , que es la sociedad más grande de Europa para el avance de la investigación aplicada , lleva su nombre.

Biografía

Joseph Fraunhofer fue el undécimo hijo de Franz Xaver Fraunhofer y Maria Anna Fröhlich , nacido en una familia católica romana [3] en Straubing , en el Electorado de Baviera . [4] Su padre y abuelo paterno, Johann Michael, habían sido maestros vidrieros en Straubing. La familia de Fröhlich también provenía de un linaje de vidrieros que se remonta al siglo XVI. Quedó huérfano a la edad de 11 años y comenzó a trabajar como aprendiz de un duro vidriero llamado Philipp Anton Weichelsberger. [5] [6] En 1801, el taller en el que trabajaba se derrumbó y quedó enterrado entre los escombros. La operación de rescate estuvo dirigida por el príncipe elector Maximilian Joseph . El príncipe entró en la vida de Fraunhofer, proporcionándole libros y obligando a su empleador a permitirle al joven Fraunhofer tiempo para estudiar. [5] [6]

Joseph Utzschneider, consejero privado , también se encontraba en el lugar del desastre y se convertiría en benefactor de Fraunhofer. Con el dinero que le dio el príncipe tras su rescate y el apoyo que recibió de Utzschneider, Fraunhofer pudo continuar su educación junto con su formación práctica. [7] En 1806, Utzschneider y Georg von Reichenbach llevaron a Fraunhofer a su Instituto en Benediktbeuern , un monasterio benedictino secularizado dedicado a la fabricación de vidrio. Allí descubrió cómo fabricar vidrio óptico fino e inventó métodos precisos para medir la dispersión óptica . [6]

Fue en el Instituto donde Fraunhofer conoció a Pierre-Louis Guinand (de), un técnico en vidrio suizo, quien instruyó a Fraunhofer en la fabricación de vidrio a instancias de Utzschneider. [8] En 1809, la parte mecánica del Instituto Óptico estaba principalmente bajo la dirección de Fraunhofer, y Fraunhofer se convirtió en uno de los miembros de la firma ese mismo año. [9] En 1814, Guinand dejó la firma, al igual que Reichenbach. Guinand más tarde se convertiría en socio de Fraunhofer en la firma, [8] y el nombre se cambió a Utzschneider-und-Fraunhofer. Durante 1818, Fraunhofer se convirtió en el director del Instituto Óptico. Debido a los excelentes instrumentos ópticos desarrollados por Fraunhofer, Baviera superó a Inglaterra como el centro de la industria óptica. Incluso personas como Michael Faraday fueron incapaces de producir vidrio que pudiera rivalizar con Fraunhofer. [5] [6]

Su ilustre carrera le valió finalmente un doctorado honorario de la Universidad de Erlangen en 1822. En 1824, Fraunhofer fue nombrado Caballero de la Orden del Mérito de la Corona de Baviera por el rey Maximiliano I , por lo que fue elevado a la nobleza personal (con el título de "Ritter von", es decir, caballero). El mismo año, también fue nombrado ciudadano honorario de Múnich . [ cita requerida ]

Como muchos fabricantes de vidrio de su época, se envenenó con vapores de metales pesados , lo que le provocó una muerte prematura. Fraunhofer murió en 1826 a la edad de 39 años. Se cree que sus recetas más valiosas para la fabricación de vidrio se fueron a la tumba con él. [5]

Invención e investigación científica

Fraunhofer demuestra el espectroscopio

Una de las operaciones más difíciles de la óptica práctica durante el período de la vida de Fraunhofer fue pulir con precisión las superficies esféricas de los grandes objetos de vidrio . Fraunhofer inventó la máquina que reproducía la superficie con mayor precisión que el pulido convencional . También inventó otras máquinas de pulido y pulido e introdujo muchas mejoras en la fabricación de los diferentes tipos de vidrio utilizados para instrumentos ópticos, que siempre encontraba con defectos e irregularidades de diversos tipos. [9]

En 1811, construyó un nuevo tipo de horno y, durante su segunda sesión de fusión, cuando fundió una gran cantidad de vidrio, descubrió que podía producir vidrio sílex , que, cuando se extraía del fondo de un recipiente que contenía aproximadamente 224 libras de vidrio, tenía el mismo poder refractivo que el vidrio extraído de la superficie. Descubrió que tanto el vidrio crown inglés como el vidrio de mesa alemán contenían defectos que tendían a causar una refracción irregular. En los vidrios más gruesos y grandes, habría incluso más defectos de este tipo, de modo que en los telescopios más grandes este tipo de vidrio no sería adecuado para lentes objetivos. En consecuencia, Fraunhofer fabricó su propio vidrio crown. [9]

Se pensaba que la determinación precisa del poder de un medio dado para refractar los rayos de luz y separar los diferentes colores que contienen se veía impedida por la ausencia de límites precisos entre los colores del espectro , lo que dificultaba la medición precisa del ángulo de refracción. Para abordar esta limitación, Fraunhofer realizó una serie de experimentos con el propósito de producir luz homogénea artificialmente, y al no poder lograr su objetivo de manera directa, lo hizo por medio de lámparas y prismas . [9]

Descubrimiento de líneas oscuras de absorción

Ilustración del espectro solar dibujada y coloreada por Joseph von Fraunhofer con líneas oscuras que llevan su nombre ( sello de DBP de 1987 en el 200 aniversario del nacimiento de Fraunhofer)

En 1814, Fraunhofer había inventado el espectroscopio moderno . [10] En el curso de sus experimentos, descubrió una línea fija brillante que aparece en el color naranja del espectro cuando es producida por la luz del fuego . Esta línea le permitió posteriormente determinar el poder absoluto de refracción en diferentes sustancias. Los experimentos para determinar si el espectro solar contenía la misma línea brillante en naranja que la línea producida por el naranja de la luz del fuego lo llevaron al descubrimiento de 574 líneas fijas oscuras en el espectro solar. Hoy en día, se conocen millones de tales líneas fijas de absorción. [9] [11]

Continuando con la investigación, Fraunhofer detectó líneas oscuras que también aparecían en los espectros de varias estrellas brillantes , pero en disposiciones ligeramente diferentes. Descartó la posibilidad de que las líneas se produjeran a medida que la luz pasa a través de la atmósfera terrestre . Si ese fuera el caso, no aparecerían en diferentes disposiciones. Concluyó que las líneas se originan en la naturaleza de las estrellas y el sol y llevan información sobre la fuente de luz, independientemente de lo lejos que esté esa fuente. [2] Descubrió que los espectros de Sirio y otras estrellas de primera magnitud diferían del sol y entre sí, fundando así la espectroscopia estelar . [12]

Más tarde se demostró que estas líneas fijas oscuras eran en su mayoría líneas de absorción atómica, como explicaron Kirchhoff y Bunsen en 1859, [13] y el resto se identificaron como líneas telúricas originadas por la absorción por las moléculas de oxígeno en la atmósfera terrestre . Estas líneas todavía se denominan líneas de Fraunhofer en su honor; su descubrimiento había ido mucho más allá de la media docena de divisiones aparentes en el espectro solar que Wollaston había observado previamente en 1802. [14]

Invención de instrumentos ópticos

Fraunhofer también desarrolló una rejilla de difracción en 1821, después de que James Gregory descubriera el fenómeno de la rejilla de difracción y después de que el astrónomo estadounidense David Rittenhouse inventara la primera rejilla de difracción hecha por el hombre en 1785. [15] [16] Fraunhofer fue el primero que utilizó una rejilla de difracción para obtener espectros de líneas y el primero que midió las longitudes de onda de las líneas espectrales con una rejilla de difracción.

Sin embargo, en última instancia su principal pasión seguía siendo la óptica práctica; una vez escribió: "En todos mis experimentos pude, debido a la falta de tiempo, prestar atención sólo a aquellos asuntos que parecían tener relación con la óptica práctica". [17]

Telescopios e instrumentos ópticos

El telescopio refractor de 9" de apertura con el que se descubrió Neptuno

Fraunhofer produjo varios instrumentos ópticos para su firma. [8] Esto incluía el refractor Fraunhofer Dorpat utilizado por Struve (entregado en 1824 al Observatorio Dorpat ) y el heliómetro Bessel (entregado póstumamente), que se utilizaron para recopilar datos de paralaje estelar . El sucesor de la firma, Merz und Mahler, fabricó un telescopio para el Nuevo Observatorio de Berlín, que confirmó la existencia del planeta mayor Neptuno . Posiblemente el último objetivo de telescopio fabricado por Fraunhofer fue suministrado para un telescopio de tránsito en el Observatorio de la Ciudad de Edimburgo , [18] el telescopio en sí fue completado por Repsold de Hamburgo después de la muerte de Fraunhofer.

Obras

Ópera, 1888
  • Kurzer Umriß der Lebens-Geschichte des Herrn Dr. Joseph von Fraunhofer. [19] Por Joseph von Utzschneider. Rosl, 1826.
  • [Ópera] (en alemán). Múnich: Verlag der königlich Akademie. 1888.
  • Espectros prismáticos y de difracción: memorias. Por Joseph von Fraunhofer y William Hyde Wollaston . American Book Co., 1899.

Véase también

Notas

  1. ^ Adolf Wißner (1961), "Fraunhofer, Joseph von (bayerischer Personaladel 1824)", Neue Deutsche Biographie (en alemán), vol. 5, Berlín: Duncker & Humblot, págs. 382–384; (texto completo en línea)
  2. ^ ab Kitty Ferguson & Miko Maciaszek (20 de marzo de 2014). "El fabricante de vidrio que desencadenó la astrofísica". Nautilus . Archivado desde el original el 23 de marzo de 2014 . Consultado el 8 de abril de 2018 .
  3. ^ "Sociedad de Científicos Católicos". www.catholicscientists.org . Consultado el 16 de junio de 2022 .
  4. ^ Hockey, Thomas (2009). La enciclopedia biográfica de astrónomos. Springer Publishing . ISBN 978-0-387-31022-0Archivado desde el original el 25 de julio de 2013 . Consultado el 22 de agosto de 2012 .
  5. ^ abcd Myles W. Jackson (2000). "Capítulo 1: Introducción". Espectro de creencias: Joseph von Fraunhofer y el oficio de la óptica de precisión . MIT Press. págs. 1–16. ISBN 978-0-262-10084-7.
  6. ^ abcd Daniel Kleppner (2005). "El maestro de la dispersión". Physics Today . 58 (11): 10. Bibcode :2005PhT....58k..10K. doi :10.1063/1.2155731.
  7. ^ Ralf Kern: Wissenschaftliche Instrumente en ihrer Zeit. Banda 4: Perfektion von Optik und Mechanik. Colonia, 2010. 355–356.
  8. ^ abc Fraunhofer, Joseph von (1787–1826). plicht.de. 2000. Bibcode :2000eaa..bookE3630. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2011 . Consultado el 26 de marzo de 2011 . (en Inglés)
  9. ^ abcde Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público :  Rines, George Edwin, ed. (1920). "Fraunhofer, Joseph von"  . Enciclopedia Americana .
  10. ^ Brand, John CD (1995). Líneas de luz: las fuentes de espectroscopia dispersiva, 1800-1930 . Gordon and Breach Publishers. págs. 37-42. ISBN 978-2884491624.
  11. ^ Ver:
    • Joseph Fraunhofer (1814-1815) "Bestimmung des Brechungs- und des Farben-Zerstreuungs – Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung acromatischer Fernröhre" (Determinación del poder refractivo y de dispersión del color de diferentes tipos de vidrio, en relación con el mejora de los telescopios acromáticos), Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (Memorias de la Real Academia de Ciencias de Munich), 5 : 193–226; véanse especialmente las páginas 202–205 y la placa que sigue a la página 226.
    • Reimpreso, con hallazgos y notas adicionales, en: Joseph Fraunhofer (1817) "Bestimmung des Brechungs- und des Farben-Zerstreuungs – Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung acromatischer Fernröhre" Archivado el 10 de octubre de 2016 en Wayback Machine (Determinación del poder refractivo y de dispersión del color de diferentes tipos de vidrio, en relación con la mejora de los telescopios acromáticos), Annalen der Physik , 56 : 264–313; véanse especialmente las páginas 278–286.
  12. ^ Fraunhofer (1814–1815), páginas 220–221 Archivado el 10 de marzo de 2024 en Wayback Machine : Original : Ich habe auch mit derselben Vorrichtung Versuche mit dem Lichte einiger Fixsterne erster Grösse gemachte. Da aber das Licht estas estrellas noch vielmal schwächer ist, als das der Venus, so ist natürlich auch die Helligkeit des Farbenbildes vielmal geringer. Demohngeachtet habe ich, ohne Täuschung, im Farbenbilde vom Lichte des Sirius drey breite Streifen gesehen, die mit jenen vom Sonnenlichte keine Aehnlichkeit zu haben scheinen; einer dieser Streifen ist im Grünen, und zwey im Blauen. Auch im Farbenbilde vom Lichte anderer Fixsterne erster Grösse erkennt man Streifen; doch scheinen diese Sterne, in Beziehung auf die Streifen, unter sich verschieden zu seyn. Traducción : Con el mismo aparato [es decir, el espectroscopio], también hice algunos experimentos con la luz de algunas estrellas de primera magnitud. Dado que la luz de estas estrellas es muchas veces más débil que la de Venus, naturalmente, el brillo del espectro también es muchas veces menor. Sin embargo, he visto -sin ninguna ilusión- tres amplias franjas en el espectro de Sirio, que no parecen tener ninguna semejanza con las de la luz solar; una de estas franjas es verde y dos azules. Además, en el espectro de la luz de otras estrellas fijas de primera magnitud se detectan rayas; Sin embargo, estas estrellas, con respecto a las rayas, parecen diferir entre sí.
  13. ^ Ver:
    • Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber die Fraunhofer'schen Linien" (Siguiendo las líneas de Fraunhofer), Monatsbericht der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Informe mensual de la Real Academia de Ciencias de Prusia en Berlín), 662–665.
    • Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber das Sonnenspektrum" (Sobre el espectro del sol), Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Actas de la Asociación Médica / de Historia Natural de Heidelberg), 1 (7): 251–255.
  14. ^ William Hyde Wollaston (1802) "Un método para examinar los poderes refractivos y dispersivos mediante reflexión prismática", archivado el 19 de marzo de 2016 en Wayback Machine. Philosophical Transactions of the Royal Society , 92 : 365–380; véase especialmente la pág. 378.
  15. ^ Ver:
    • Frauhofer. Jos. (1821) "Neue Modifikation des Lichtes durch gegenseitige Einwirkung und Beugung der Strahlen, und Gesetze derselben" (Nueva modificación de la luz por la influencia mutua y la difracción de los rayos [de luz], y sus leyes), Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (Memorias de la Real Academia de Ciencias de Munich), 8 : 3–76.
    • Fraunhofer, Jos. (1823) "Kurzer Bericht von den Resultaten neuerer Versuche über die Gesetze des Lichtes, und die Theorie derselben" Archivado el 16 de febrero de 2016 en Wayback Machine (Breve reseña de los resultados de nuevos experimentos sobre las leyes de la luz y la teoría de la misma) Annalen der Physik , 74 (8): 337–378.
  16. ^ Parker AR (marzo de 2005). "Una historia geológica de la óptica reflectante". Journal of the Royal Society, Interface . 2 (2): 1–17. doi :10.1098/rsif.2004.0026. PMC 1578258 . PMID  16849159. 
  17. ^ Espectros prismáticos y de difracción: memorias (1899) Tr. & Ed. JS Ames p. 10
  18. ^ Una guía del observatorio popular de Edimburgo Archivado el 15 de mayo de 2011 en Wayback Machine , Sociedad Astronómica de Edimburgo
  19. ^ Tr. Breve reseña de la biografía del Dr. Joseph von Fraunhofer

Referencias

  • I. Bernard Cohen; Henry Crew; Joseph von Fraunhofer; De Witt Bristol Brace (1981). La teoría ondulatoria, la luz y los espectros . Ayer Publishing. ISBN 978-0-405-13867-6.
  • Aller, Lawrence H. (1991). Átomos, estrellas y nebulosas, 3.ª ed . Cambridge University Press . ISBN 978-0-521-32512-7.
  • Klaus Hentschel : Mapeo del espectro. Técnicas de representación visual en la investigación y la enseñanza . Oxford Univ. Press, Oxford 2002.
  • Jackson, Myles W. (2000). Espectro de creencias: Joseph von Fraunhofer y el oficio de la óptica de precisión . MIT Press .(Traducción alemana: Fraunhofers Spektren: Die Präzisionsoptik als Handwerkskunst , Wallstein Verlag, 2009.)
  • Ralf Kern: Wissenschaftliche Instrumente in ihrer Zeit. Banda 4: Perfektion von Optik und Mechanik. Colonia, 2010.
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