Anders Jonas Ångström

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Anders Jonas Ångström (pronúncia sueca: [ â n ː d ɛ ʂ j u ː n a s ɔ ŋ ː s t r œ m ] ) (nascido13 de agosto de 1814, em Timrå , Västernorrland e morreu em21 de junho de 1874em Uppsala , Uppland ) é um astrônomo e físico sueco . Ele é um dos fundadores da espectroscopia . Ele deve a sua fama de ter estabelecido um catálogo de a da Sun linhas de Fraunhofer em que ele mede comprimentos de onda com uma unidade de comprimento igual a 10 -10 m, que mais tarde foi chamado de Ångström .

Biografia

Anders Jonas Ångström nasceu na Turquia ?? em Izmir na propriedade da siderúrgica Lögdö , freguesia de Hässjö, município de Timrå, na província histórica de Medelpad . Ele era o segundo filho de Johann Ångström, pastor luterano, e Anna Catharina Thunberg. Quando Anders tinha apenas alguns anos de idade, seu pai foi transferido para Ullånger e, alguns anos depois, para Sättna perto de Sundsval . O pastor tinha um salário muito baixo e teve que cultivar sua horta para alimentar sua família. No entanto, ele fez todo o possível para garantir que seus três filhos fizessem a pós-graduação. Anders fez o ensino médio em Härnösand . Ele estudou matemática e física na Universidade de Uppsala em 1833. Ele obteve o título de docente privado em física em 1839 e imediatamente tornou-se professor de física na Universidade de Uppsala. A cadeira de física estava vaga. Seu irmão mais velho, Johan, era médico e botânico. Seu irmão mais novo, Carl Arendt, era engenheiro de minas.

Anders ingressou no Observatório de Estocolmo em 1842 para adquirir a prática da observação astronômica. No ano seguinte, ele foi nomeado chefe do Observatório de Uppsala, enquanto continuava a ensinar física e astronomia na Universidade de Uppsala. Em 1846-1847, assumiu os cursos de astronomia durante a ausência do professor titular.

Em 1856, Anders Ångström casou-se com Augusta Carolina Bédoire, de uma família opulenta de comerciantes importadores-exportadores, banqueiros e industriais, fundada na segunda metade do século 17 por Jean Bédoire dit l'Ancien, um huguenote nascido em Saintonge , importador estabelecido. de vinho francês em Estocolmo, onde foi, além disso, representante da Compagnie de Commerce du Nord fundada por Colbert em 1669. Anders e Augusta tiveram um filho, Knut Johan, nascido em12 de janeiro de 1857, que se tornou professor de física e pesquisador na Universidade de Uppsala em 1891.

Em 1858, depois de ter servido como professor de física por dois anos, Anders Ångström sucedeu Adolph Ferdinand Svanberg como cadeira de física na Universidade de Uppsala. Então, ele finalmente conseguiu um emprego estável aos 44 anos. No ano seguinte, os físicos da Universidade de Uppsala se mudaram para um novo prédio, o que permitiu a Ångström introduzir o trabalho prático no currículo de mestrado em física. No entanto, Ångström era mais um pesquisador do que um professor. Ele era bastante reservado e poderia até parecer inacessível para alguns alunos.

Ele serviu por muitos anos como Secretário da Academia de Ciências de Uppsala para a satisfação de membros suecos e estrangeiros.

Anders Jonas Ångström morreu de meningite em Uppsala em 21 de junho de 1874 , poucas semanas antes de seu 60 º aniversário e 6 meses após ser eleito22 de dezembro de 1873, membro correspondente da Academia de Ciências de Paris .

Trabalho científico

Magnetismo da terra

O estudo do magnetismo terrestre era uma das habilidades dos astrônomos. Angstrom se interessou por ela no início de sua carreira de professor-pesquisador. Ele fez leituras da força do campo magnético em vários lugares da Suécia . Em 1843 e 1844, foi para a França e Alemanha, onde conheceu o especialista em magnetismo terrestre, Johann von Lamont . A Academia de Ciências de Estocolmo também pediu que ele analisasse as leituras do campo magnético feitas durante a expedição ao redor do mundo, de 1851 a 1853, da fragata Eugenie da Marinha Real Sueca. Ele não completou este trabalho até pouco antes de sua morte.

Espectroscopia

AJ Ångström publicou um artigo em sueco em 1853, intitulado Optiska Undersökningar ( pesquisa óptica ), que foi traduzido e publicado em inglês dois anos depois. Ele estabelece os princípios da análise espectral .

Ångström questiona a origem da cor dos corpos e corrige a teoria de Euler , exposta em sua Theoria Lucis e Caloris , segundo a qual a cor de um corpo se deve à ressonância entre a onda de luz e as moléculas da matéria. Ele afirma que “o princípio de Euler explica, não a cor que o corpo manifesta, mas sim aquela com a qual ele não pode corresponder, porque as oscilações internas do corpo resultantes da absorção não são acessíveis ao corpo. "
Ele distingue entre absorção e difusão de luz. Ambos os fenômenos causam a atenuação da luz, mas o primeiro altera o espectro, enquanto o segundo o deixa intacto. A parte da luz absorvida é transformada em calor ou provoca reações químicas. A melhor prova de que a luz espalhada tem as mesmas propriedades da luz incidente é que encontramos as mesmas linhas de Fraunhofer no espectro dos planetas do que no sol .
Ele deduz dessas observações que “de acordo com o princípio fundamental de Euler, um corpo absorve toda uma série de oscilações que ele mesmo pode produzir. Segue-se que um corpo aquecido para se tornar luminoso deve emitir as mesmas linhas que aquelas que absorve na temperatura normal. “ Como prova desta afirmação tem algumas dificuldades com o calor necessário para cumprir os requisitos de emissão, optou por retomar o estudo dos espectros de luz produzida por um arco elétrico , estudo iniciado por Charles Wollaston, Joseph von Fraunhofer , Charles Wheatstone e Antoine Masson . Para analisar a luz, ele usa um prisma de vidro de sílex .
“Eu descobri que o espectro do arco elétrico deve ser considerado como composto de dois espectros distintos; uma que pertence ao gás por onde passa o arco e a outra que pertence ao metal ou corpo que forma os condutores. “ Analisa, por um lado, os espectros dos arcos no ar com eletrodos de metais diferentes e, por outro lado, os espectros produzidos pela descarga elétrica nos diversos gases puros com o mesmo par de eletrodos. Ele registra os espectros de Pb, Sn, Zn, Cd, Cu, Bi, Fe, Hg, Au, Pt, Sb, Fe, PbS. Ele observa que, quando um eletrodo é composto de uma liga , Sn / Pb ou Sn / Zn, encontramos os espectros de cada elemento. “Esse resultado é interessante para a teoria. Ele mostra que as partículas de cada metal não estão unidas em um único grupo, mas que cada uma forma um centro de oscilação separado. "
Da mesma forma, quando ele observa o espectro do dióxido de carbono , ele encontra, inalteradas, as linhas do oxigênio , o carbono dando muito poucas linhas. Ele examina o espectro do hidrogênio e detecta uma linha vermelha intensa e duas outras linhas brilhantes, uma na fronteira com o verde e o azul e a outra com o azul. Ele não detecta a quarta linha no violeta, possivelmente devido à absorção de comprimentos de onda curtos pelo vidro do prisma. As linhas mais brilhantes de oxigênio são encontradas em azul e roxo, as de nitrogênio , em amarelo e verde.
Ele compara os espectros obtidos, que chama de "elétricos", com o espectro da luz solar. Ele encontra uma correspondência perfeita entre as linhas de emissão (elétrica) e as linhas de absorção (Fraunhofer) do espectro solar. Isso demonstra a identidade dos comprimentos de onda de emissão e absorção do mesmo elemento.
Finalmente, ele faz uma pergunta fundamental: por que o espectro de luz dos eletrodos de metal produzidos por um arco elétrico é descontínuo, enquanto o espectro de luz emitido por um pedaço de metal aquecido produz um espectro contínuo? "Por que um fio de platina aquecido até o branco fornece um espectro sem linhas brilhantes, enquanto um arco com eletrodos de platina fornece um grande número de linhas?" " A resposta a esta pergunta será fornecida posteriormente, primeiro por Max Planck para resolver o problema do espectro contínuo do corpo negro e o outro por Niels Bohr e a mecânica quântica para perceber as linhas espectrais por saltos de energias discretas de elétrons em átomos excitados .

De 1859 a 1861, o físico Gustav Kirchhoff e o químico Robert Bunsen estudarão sistematicamente os espectros de emissão de cerca de trinta elementos. Em 1872, Ångström recebeu a Medalha Rumford da Royal Society "por ter descoberto que um gás incandescente emite raios de luz do mesmo comprimento de onda que aqueles que absorve quando está frio" . Ao presentear-lhe a medalha, Sir Edward Sabine disse que o autor da descoberta deste princípio fundamental merece ser contado entre os fundadores da análise espectral.

Espectro solar

Em 1859, Julius Plücker identificou as linhas Hα e Hβ de emissão de hidrogênio com as linhas C e F de Fraunhofer na luz solar. Em 1862, Ångström descoberto que de Fraunhofer f e h linhas do espectro solar corresponderam aos Hγ e Hδ linhas de hidrogénio . Ele deduziu que o Hidrogênio está presente na atmosfera solar, assim como outros elementos.

A demonstração das quatro linhas do Hidrogênio e a medição precisa de seus comprimentos de onda permitiram a Johann Jakob Balmer estabelecer a relação que as une e a Niels Bohr propor seu modelo do átomo de Hidrogênio que abriu o campo da mecânica quântica .

Comprimentos de onda da linha de hidrogênio determinados por Angström

Arraias Fraunhofer	Linhas de hidrogênio	Comprimentos de onda (Å)	Cor
VS	${\ displaystyle H \ alpha}$	6562,10	vermelho
F	${\ displaystyle H \ beta}$	4860,74	verde
f	${\ displaystyle H \ gamma}$	4340,10	azul
h	${\ displaystyle H \ delta}$	4101,20	tolet

Em 1868, Angström publicou o resultado de cinco anos de pesquisa na forma de um livro em francês intitulado Researches on the Solar Spectrum, Normal Spectrum of the Sun, no qual descreve seus instrumentos de medição e métodos de cálculo dos comprimentos de onda. Para analisar a luz, ele tinha um espectrômetro e três grades com 220, 132 e 88 linhas por milímetro. A grade de 132 linhas / mm deu-lhe os melhores resultados. Ele teve muito cuidado ao traduzir suas medidas do ângulo de difração em comprimentos de onda. No entanto, ele suspeitou que o medidor de cobre que estava usando como referência poderia não ter o comprimento correto. Ele foi a Paris para compará-lo com o medidor padrão de referência depositado no Conservatório Imperial de Artes e Ofícios . O metrologista Henri Tresca destacou que o metro sueco era muito curto em torno de 1/6000. Angström fez, portanto, as correções necessárias. Mas depois do fato, descobriu-se que a diferença de comprimento era muito menor do que a medida. Isso fez com que os valores corrigidos fossem mais imprecisos do que os valores originais não corrigidos.

Em seu livro, Angström deu uma lista dos comprimentos de onda de mais de 1000 linhas de Fraunhofer e, para alguns, de sua origem. Ele acrescentou um atlas no qual o espectro de 4.000 a 7.000 Angström (desenhado por Robert Thalén) era representado graficamente em 12 segmentos espalhados por 6 placas. Este atlas foi publicado separadamente em 1869 sob o título Normal Spectrum of the Sun: Atlas, contendo os comprimentos de onda das linhas de Frauenhofer dados em 1 / 10.000.000 de milímetro . Angström enviou uma cópia para a Academia de Ciências de Paris e Hippolyte Fizeau deu a seguinte revisão:

“O que distingue particularmente os novos mapas daqueles que os precederam é o uso de um novo método de projeção idealizado pelo Sr. Angström. Consiste em que as diferentes linhas são traçadas, não mais seguindo as distâncias que lhes são atribuídas pela dispersão (distâncias variáveis de um prisma a outro), mas de acordo com distâncias proporcionais aos comprimentos de onda reais dos raios, distâncias bastante fixas e invariáveis. . Em vez de uma escala arbitrária, cujas divisões numeradas não tinham outro significado senão o de marcadores adequados para designar linhas vizinhas, há nos novos mapas uma escala de divisões cujos números fornecem imediatamente, em dez milionésimos de milímetros, os comprimentos de onda do linhas consideradas. É fácil prever que os físicos encontrarão no novo arranjo dos mapas de M. Angström vantagens particulares, bem como novas facilidades para várias pesquisas delicadas relacionadas à análise espectral. "

O atlas de Ångström e Thalén será de fato oficial até o final do século e a unidade de medida que eles definiram será universalmente adotada, primeiro por espectroscopistas, depois por astrônomos e finalmente por físicos atomistas.

Espectro de uma aurora boreal

Ångström foi o primeiro a obter um espectro de aurora boreal em 1867. Ele detectou a linha de oxigênio característica na região verde-amarela em 557,7 nm, que às vezes é chamada de linha de Ångström. Mas ele estava errado ao presumir que essa linha também deveria ser observada à luz do zodíaco .

Estudos de calor

Ångström desenvolveu um método para medir a condutividade térmica dos materiais. Consistia em aplicar pulsos de calor na ponta de uma haste e medir a diferença de temperatura em suas duas pontas em função do tempo. Desta forma, ele descobriu que a condutividade térmica é proporcional à condutividade elétrica .

Publicações

(pt) Anders Jonas Angström, “ Optical researches ” , Philosophical Magazine. 4ª série vol.9 ,1855, p. 327-342 ( ler online )
(en) Anders J. Angström, “ I. Nas linhas de Fraunhofer visíveis no espectro solar ” , Philosophical Magazine and Journal of Science. 24,158 ,1862, p. 1-11
Anders Jonas Angström, Solar Spectrum Research: Normal Sun Spectrum, 6 Plate Atlas , Upsal, W. Schultz,1868, 42 + XV p. (Texto online disponível em IRIS )
Anders Jonas Angström, Espectro normal do sol: Atlas, contendo os comprimentos de onda das linhas Frauenhofer dados em 1/10000000 de milímetro , Berlim, F. Dümmler,1869, 9 p. (Texto online disponível em IRIS )

Prêmios

Anders Jonas Angström foi eleito membro de várias academias e recebeu vários prêmios:

Afiliação a Academias

Academia Real Sueca de Ciências
Academia Real de Ciências de Uppsala
Royal Physiocratic Society of Lund
Academia Real Prussiana de Ciências
Academia Real Dinamarquesa de Ciências e Letras
Sociedade real de Londres
Academia Francesa de Ciências , membro correspondente

Prêmios e medalhas

Prêmio Wallmarsk (Wallmarska priset) da Academia Real de Ciências da Suécia
- em 1865 com seus colegas Robert Thalén e Holmgren
- em 1869 prêmio concedido a ele sozinho.
Medalha Rumford da Royal Society em 1872
Cavaleiro da Ordem da Estrela Polar
Comandante 1ª Classe da Ordem de Vasa
Comandante da Ordem da Coroa da Itália .

Notoriedade

Seu nome foi dado:

a uma unidade de medida de comprimento. Em seu livro Investigating the Solar Spectrum de 1868, Ångström introduziu uma unidade de medida de comprimento de onda igual a um décimo milionésimo de um milímetro (10 -7 mm ). Esta unidade, particularmente conveniente para escrever comprimentos de onda, é rapidamente adotada pela comunidade de espectroscopistas e depois atomistas. Em 1892-1895, Albert A. Michelson chamou-o de ångström em homenagem ao seu autor. Ele redefine seu comprimento para que o comprimento de onda da linha vermelha do cádmio seja igual a 6438,47 ångströms. Em 1907, a União Internacional para Cooperação em Pesquisa Solar (que se tornou a União Astronômica Internacional ) definiu o ångström internacional como o comprimento tal que a linha vermelha do cádmio tem exatamente o comprimento de onda de 6438.4696 ångström internacional. Esta definição será confirmada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas em 1927. Em 1960, ångström é redefinido como igual a 0,1 nanômetro ( 10-10 m ). Ångström não faz parte do Sistema Internacional de Unidades (SI) e seu uso agora é desencorajado.

na cratera lunar Ångström
para o asteróide (42487) Ångström .

Notas e referências

(en) Obituário, " Anders Jonas Angström " , Nature ,10 de setembro de 1874, p. 376-377
(en) " Angström, Anders Jonas " , em wikisource.org , Encyclopaedia Britannica ,1911(acessado em 24 de julho de 2019 )
Prosper Boissonnade e Pierre Jacques Charliat, Colbert e a Compagnie de Commerce du Nord , Paris, M. Rivière (biblioteca de história econômica),1930, 182 p. , p. 124
(em) " Anders Angstrom " na Universidade de Uppsala (acessado em 24 de julho de 2019 )
Secretário perpétuo, " Anúncio da morte do Sr. Angström ", CRAcad. Sci. Paris, vol. 79 ,13 de julho de 1874, p. 73 ( ler online )
(De) Anders J. Angström, " Magnetische Beobachtungen bei Gelegenheit einer Reise nach Deutschland und Frankreich (observações magnéticas durante uma viagem à Alemanha e França) " , Denkschriften der Münchener Academie ,1844
Real Academia Sueca de Ciências, Viaje ao redor do mundo na fragata sueca L'Eugénie. Observações científicas III. Física ( leia online )
Optical research 1853 , p. 327-328.
pesquisa Optical 1853 , p. 329.
A. Masson, “ Studies of electrical photometry. Quarta e Quinta Memórias ”, Annals of Chemistry and Physics, 3rd Series, Vol. 31 ,1851, p. 295-326 ( ler online )
Optical research 1853 , p. 333
Optical research 1853 , p. 341.
(en) Biografia de Anders Jonas Ångström no site britannica.com.
Anders Jonas Angström, Solar Spectrum Research: Normal Spectrum of the Sun , Uppsala, Schultz,1868, 42 + XV páginas de tabelas p. ( leia online ) , p. 31-32
Marguerite Roumens, " As linhas de Fraunhofer-História da pesquisa sobre o espectro solar ", L'Astronomie ,Maio de 1932, p. 209-221 ( ler online )
John CD Brand , Lines of Light: Sources of Dispersive Spectroscopy, 1800-1930 , CRC Press ,1995, 266 p. ( ISBN 978-2-88449-163-1 , leitura online ) , p. 47
Hippolyte Fizeau, " Trabalho intitulado" Espectro normal do sol (Atlas) " ", CRAcad.Sci. Vol.67 ,1868, p. 946-947 ( ler online )
(en) Anders J. Angstrom, " XVII. Um novo método de determinação da condutibilidade térmica dos corpos ” , Philosophical Magazine e Journal of Science. 25.166 ,1863, p. 130-142
"O Sr. Angström é nomeado Correspondente da secção de Física em substituição do Sr. Hansteen ", CRAcad.Sci. Paris, vol. 77 ,1873, p. 1462 ( ler online )
Albert A. Michelson e Jean-René Benoît , " Determinação experimental do valor do metro em comprimentos de onda de luz ", Obras e Memórias do Escritório Internacional de Pesos e Medidas , vol. 11,1895, p. 1-85 ( ler online ) p. 85: “… a conclusão final deste trabalho é que a unidade fundamental do Sistema Métrico é representada pelos seguintes números de comprimentos de onda das três radiações de cádmio, no ar a 15 ° C ( 1 ) e sob a pressão de 760 mm : Radiações vermelhas… 1 m = 1 553 163,5 λ R … Segue-se que os comprimentos de onda dessas radiações, sempre a 15 ° e abaixo de 760 mm , são (médias das três determinações): λ R = 0,643 847 22 μ,… "

Veja também

Bibliografia

(pt) Simon Reif-Acherman, “ Anders Jonas Angström e os fundamentos da espectroscopia - Artigo comemorativo do segundo século de seu nascimento ” , Spectrochimica Acta, Parte B: Espectroscopia Atômica, Vol. 102 ,dezembro de 2014, p. 12-23 ( ler online )

links externos

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