Роберт Вильямс Вуд: Американ физигі және ойлап табушысы
Robert W. Wood
Роберт Вуд: американ физигі, оптика, ультракүлгін сәулелерді зерттеуші. Фотография, спектроскопия, дифракция саласындағы жаңалықтары. Өнертабыстарымен танысыңыз!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Американдық физик және өнертапқыш (1868–1955)
American physicist and inventor (1868–1955)
Роберт Уильямс Вуд (2 мамыр 1868 – 11 тамыз 1955) – американдық физик және өнертапқыш, оптика саласына маңызды үлес қосып, оның дамуына үлкен әсер еткен. Ол инфрақызыл және ультракүлгін фотосуреттерді дамытудың алғашқыларын ашты. Вудтың патенттері мен теориялық еңбектері ультракүлгін сәулелер физикасын қазіргі түсінік деңгейіне жеткізіп, Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін кең таралған ультракүлгін флуоресценцияның көптеген қолданыстарын мүмкін етті. Ол спектроскопия, фосфоресценция, дифракция және ультракүлгін жарық туралы көптеген мақалалар жариялады.
Robert Williams Wood (May 2, 1868 – August 11, 1955) was an American physicist and inventor who made pivotal contributions to the field of optics. He pioneered infrared and ultraviolet photography. Wood's patents and theoretical work inform modern understanding of the physics of ultraviolet light, and made possible myriad uses of UV fluorescence which became popular after World War I. He published many articles on spectroscopy, phosphorescence, diffraction, and ultraviolet light.
Ерте өмір және білім
Роберт В. Вуд Конкорд қаласында, Массачусетс штатында Роберт Уильямс Вуд ағаның отбасында дүниеге келді. Оның әкесі 1803 жылы Массачусетс штатында туған және 1838 жылға дейін Мэн штатында дәрігер болып жұмыс істеген, содан кейін 1866 жылға дейін Гавай аралдарында қант өнеркәсібінде дәрігер және пионер болған. Ол сондай-ақ Америка Статистикалық қауымдастығында белсенді болды. Вуд кіші Роксбери Латын мектебіне оқуға түсті, бастапқыда дін қызметкері болуды жоспарлаған. Алайда, бір түні сирек кездесетін жарқыраған аврораны көргеннен кейін, бұл әсерді «көрінбейтін сәулелер» тудырады деп сеніп, оптиканы зерттеуді шешті. Осы «көрінбейтін сәулелерді» табу үшін Вуд Гарвард университеті мен Массачусетс Технологиялық институтында физика мамандығы бойынша бірнеше диплом алып оқыды. Гарвардта оқып жүргенде ол өзін-өзі сынап, марихуананы жұтып алды және психология курсы үшін жазған баяндамасында көрген галлюцинацияларын жазды. Бұл хабар Нью-Йорк газетінде жарияланды. 1902 жылдың басында Вуд толқын ұзындығы төменгі металл тордың шағылысу спектрінде қараңғы аймақтар бар екенін анықтады. Бұл ерекше құбылыс Вуд аномалиясы деп аталды және металл беттерінде қозғалатын белгілі бір электромагниттік толқын – беткі плазмон поляритонының (SPP) ашылуына әкелді. 1903 жылы ол көзге көрінетін жарыққа мөлдір емес, бірақ ультракүлгін және инфрақызыл сәулелерге мөлдір болатын Вуд шынысын жасады. 1904 жылы Вуд N сәулелері деп аталатын құбылыстың бар екенін жоққа шығарды. Француз физигі Проспер Рене Блондло рентген сәулелеріне ұқсас жаңа түрін ашқанын мәлімдеді және оны N сәулелері деп атады. Кейбір физиктер оның эксперименттерін сәтті қайта жасағандарын, ал басқалары бұл құбылысты байқамағанын хабарлады. Nature журналының сұрауы бойынша Блондлоттың зертханасына барған Вуд демонстрация кезінде Блондлот аппаратынан маңызды призманы жасырын түрде алып тастады. Дегенмен, әсер туралы хабарлама келіп түсті, бұл N сәулелерінің Блондлоттың өзінен туған жаңылыс екенін көрсетті. Вуд Айдың Аристорх платосы аймағында өте төмен ультракүлгін альбедо аймағын (ультракүлгін сәулелердің көп бөлігі жұтылған аймақ) анықтады, ол күкірттің жоғары мөлшеріне байланысты деп болжады. Бұл аймақ әлі күнге дейін Вудтың дағы деп аталады. 1909 жылы Вуд тұңғыш рет сұйық айналы астрономиялық телескопты жасады, ол сынапты параболоид пішінде айналдыру арқылы жасалды, және оның артықшылықтары мен шектеулерін зерттеді. Вуд «инфрақызыл және ультракүлгін фотосуреттердің әкесі» деп сипатталды. Электромагниттік сәулеленудің көзге көрінетін спектрден тыс аймақтарын табу және оларды тіркеуге қабілетті фотоэмульсияларды жасау Вудтан бұрын болғанмен, ол инфрақызыл және ультракүлгін сәулеленумен фотосуреттерді қасақана жасаған алғашқы адам болды. 1938 жылы ол ресми түрде зейнеткерлікке шықты және содан кейін ғылыми-зерттеу профессоры болып тағайындалды, ол өліміне дейін осы лауазымда қалды. Зейнеткерлікке шыққанға дейін де, содан кейін де Вуд бірнеше полиция тергеулеріне қатысты, соның ішінде Уолл-стриттегі жарылысқа қатысты. 1934 жылы Балтимордағы үйінде 51 жастағы әлеуметтік беделді әйел Кэтрин Брисконың абайсызда тасталған жарылғыш қақпақтан қаза табуы және одан алынған тәжірибелері 1936 жылы Корольдік қоғамның басылымдарында жарылғышпен қалыптасқан тесіктер туралы алғашқы ғылыми жарияланымға әкелді. Вуд техникалық емес шығармалардың авторы болды. 1915 жылы Вуд Артур Тренмен бірге «Жерді шайқаған адам» атты ғылыми-фантастикалық романды жазды. Оның жалғасы «Ай жасаушы» келесі жылы жарық көрді. Вуд сондай-ақ балаларға арналған екі өлең кітабын жазды және суреттеді: «Құстарды гүлдерден қалай ажырату керек» (1907 ж.) және «Жануарлардың аналогтары» (1908 ж.).
Robert W. Wood was born in Concord, Massachusetts to Robert Williams Wood, Senior. His father had been born in Massachusetts in 1803 and worked as a physician in Maine until 1838, then as a physician and pioneer in the sugar industry on the Hawaiian Islands until 1866. He was also active in the American Statistical Association. Wood junior attended The Roxbury Latin School initially intending to become a priest. However, he decided to study optics instead when he witnessed a rare glowing aurora one night and believed the effect to be caused by "invisible rays". In his pursuit to find these "invisible rays", Wood studied and earned several degrees in physics from Harvard University and the Massachusetts Institute of Technology. As a student at Harvard he swallowed marijuana as part of a self experiment, recorded the hallucinations he experienced in a report for a course of psychology. A New York newspaper published the report. Early in 1902, Wood found that the reflection spectra of subwavelength metallic grating had dark areas. This unusual phenomenon was named Wood's anomaly and led to the discovery of the surface plasmon polariton (SPP), a particular electromagnetic wave excited at metal surfaces. In 1903 he developed a filter, Wood's glass, that was opaque to visible light but transparent to both ultraviolet and infrared, and is used in modern day black lights. In 1904, Wood disproved the existence of so called N rays. The French physicist Prosper René Blondlot claimed to have discovered a new form of radiation similar to X rays, which he named N rays. Some physicists reported having successfully reproduced his experiments; others reported that they had failed to observe the phenomenon. Visiting Blondlot's laboratory at the behest of the journal Nature, Wood surreptitiously removed an essential prism from Blondlot's apparatus during a demonstration. The alleged effect was still reported, showing that N rays had been self deception on Blondlot's part. Wood identified an area of very low ultraviolet albedo (an area where most of the ultraviolet was absorbed) in the Aristarchus plateau region of the Moon, which he suggested was due to high sulfur content. The area continues to be called Wood's Spot. In 1909, Wood constructed the first practical liquid mirror astronomical telescope, by spinning mercury to form a paraboloidal shape, and investigated its benefits and limitations. Wood has been described as the "father of both infrared and ultraviolet photography". Though the discovery of electromagnetic radiation beyond the visible spectrum and the development of photographic emulsions capable of recording them predate Wood, he was the first to intentionally produce photographs with both infrared and ultraviolet radiation. In 1938, he officially retired and was then appointed Research Professor, a position he kept until his death. Both before and after his retirement Wood took part in several police investigations, including the Wall Street bombing. The bizarre death of 51 year old socialite Katherine Briscoe at her Baltimore home in 1934 from a carelessly discarded blasting cap and his experiments derived therefrom would lead to the first scientific publication on explosively formed penetrators in the Proceedings of the Royal Society in 1936. Wood also authored nontechnical works. In 1915, Wood co wrote a science fiction novel, The Man Who Rocked the Earth, along with Arthur Train. Its sequel, The Moon Maker, was published the next year. Wood also wrote and illustrated two books of children's verse, How to Tell the Birds from the Flowers (1907), and Animal Analogues (1908).
Жеке өмір
1892 жылы Вуд Сан-Францискода Гертруда Хупер Эймске үйленді. Ол Пелхам Уоррен мен Огуста Хупер (Вуд) Эймстың қызы, ал Уильям Норти Хупер мен Массачусетс Жоғарғы Сотының судьясы Сет Эймстың немересі болды. Ол оның "60 жылдан астам уақыт бойы серігі болды, бірақ өзі ғылымға қызығушылық танытпады", Балтиморда, Лонг-Айлендтегі Истхэмптон маңындағы жазғы үйлерінде және шетелдегі саяхаттарында оның қасында болды. Олардың өте көп достары болды. Оның әйелі "Вудтың осындай мінезімен өмірді кейде өте қиын деп сезінуі мүмкін еді" деген тұрақтылықты қамтамасыз етті. Олардың үш баласы болды.
In 1892, Wood married Gertrude Hooper Ames in San Francisco. She was the daughter of Pelham Warren and Augusta Hooper (Wood) Ames, and the granddaughter of William Northey Hooper and the Massachusetts Supreme Court justice Seth Ames. She was his "constant companion for more than 60 years, although she herself had no interest in scientific things" , in Baltimore, at their summer place near Easthampton on Long Island, and during their travels abroad. They had a very wide circle of friends. His wife provided "stability without which a man of Wood’s temperament might have found life occasionally very difficult". They had three children.
Ультрадыбыстық зерттеуге үлес қосқандар
Физикалық оптика және спектроскопия Вудтың басты зерттеу салалары болғанымен, ол ультрадыбыс саласына да маңызды үлес қосты. Оның ең маңызды жетістіктері – дыбыс толқындарын фотоға түсіру және жоғары қуатты ультрадыбысты зерттеу болды.
Although physical optics and spectroscopy were Wood's main areas of study, he made substantial contributions to the field of ultrasound as well. His main contributions were photographing sound waves and investigating high power ultrasonics.
Дыбыс толқындарының фотосуреттері
Ол ультрадыбыс саласына алғашқы үлесі – дыбыс толқындарының фотосуреттерін түсіру болды. Вудтың негізгі зерттеу саласы физикалық оптика болғанмен, ол студенттеріне математикалық абстракцияға жүгінбестен жарықтың толқынды табиғатын көрсету қиындығымен бетпе-бет келді, олар мұны түсінуге шамалары келмейтін. Сондықтан ол электр ұшқынынан таралатын дыбыс толқындарын жарық толқындарымен салыстырып суретке түсіруге бекінді. Электр ұшқыны қолданылу себебі – ол толқынды қатар емес, жалғыз толқын фронтын тудырады, бұл оны зерттеуді және көзбен ұғынуды әлдеқайда жеңілдетеді. Бұл әдіс алғаш рет Август Топлермен ашылса да, Вуд соққылық толқындарды және олардың керілуін толыққанды зерттеді.
His first contribution to the field of ultrasonics was the photography of sound waves. Wood's primary research area was physical optics, but he found himself confronted with the problem of demonstrating to his students the wave nature of light without resorting to mathematical abstractions which they found confusing. He therefore resolved to photograph the sound waves given off by an electric spark as an analogy to light waves. An electric spark was used because it produces not a wave train, but a single wavefront, making it much more intuitive to study and visualize. Although this method was first discovered by August Toepler, Wood did more detailed studies of the shock waves and their reflections.
Жоғары қуатты ультрадыбыс
Осы ертедегі еңбектерінен кейін Вуд физикалық оптикаға оралып, "супердыбыс" саласына деген қызығушылығын біраз уақытқа тоқтатты. АҚШ Бірінші дүниежүзілік соғысқа қатысқанда, Вудтан соғысқа көмектесу сұраныс келеді. Ол суасты кемелерін анықтау үшін ультрадыбыс зерттеген Пол Лангевинмен жұмыс істеуге бейімделді. Лангевиннің зертханасында ол жоғары қуатты ультрадыбыстық толқындардың суда ауа көпіршіктерін пайда ететінін, ал егер балық немесе тәжірибешінің қолы күшті дыбыс сәулесінің жолына түсетін болса, олардың өлімі немесе күйік сықылды қатты ауыру сезімі туатынын байқады. Осының барлығы оның жоғары қуатты ультрадыбысқа деген қызығушылығын арттырды. 1926 жылы Вуд Лангевиннің тәжірибелерін Альфред Ли Лумиске баяндады, олар екеуі жоғары интенсивті ультрадыбыс тәжірибелері бойынша ынтымақтасты, бұл Вудтың ультрадыбыс саласына жасаған маңызды үлесі болды. Тәжірибелік орналымды пеш үшін жасалған екі киловатттық осциллятор басқарды, бұл өте жоғары шығыс қуатын қамтамасыз етті. Олар 100-ден 700 кГц-ге дейінгі жиіліктерді пайдаланды. Егер кварц пластинасы майға ілініп тұрса, майдың қалған бөлігінен жоғарылап, үйінді құрады. Төмен қуатта үйінді төмен және тегіссіз болды, ал жоғары қуатта толық 7 см-ге дейін көтеріліп, "оның шыңы май тамшыларын кішкентай жанартау сияқты" лақтыратын болды.
After these early contributions Wood returned to physical optics, setting aside his interest in "supersonics" for quite some time. With the entry of the United States into World War I, Wood was asked to help with the war effort. He decided to work with Paul Langevin, who was investigating ultrasound as a method for detecting submarines. While in Langevin's lab, he observed that high powered ultrasonic waves can cause the formation of air bubbles in water, and that fish would be killed or an experimenter's hand would suffer searing pain if placed in the path of an intense sound beam. All of these observations piqued his interest in high powered ultrasound. In 1926, Wood recounted Langevin's experiments to Alfred Lee Loomis, and the two of them collaborated on high intensity ultrasound experiments; this turned out to be Wood's primary contribution to the field of ultrasonics. The experimental setup was driven by a two kW oscillator that had been designed for a furnace, allowing for the generation of very high output power. The frequencies they used ran from 100 to 700 kHz. When the quartz plate transducer was suspended in oil, it would raise a mound of oil up to higher than the rest of the surface of the oil. At lower powers, the mound was low and lumpy; at high powers, it would rise up to the full 7 cm, "its summit erupting oil drops like a miniature volcano".
Құрметтер
Корольдік қоғамның Рамфорд медалі, физикалық оптика саласындағы жұмысы үшін, 1938 жыл. 1940 жылы астрофизикаға қосқан үлесі үшін Ұлттық ғылым академиясының Генри Дрейпер медалі. Айдың ең қас жағындағы Вуд кратері оның құрметіне аталған. Берлин, Кларк, Бирмингем және Эдинбург университеттерінің құрметті докторлық дәрежелері. Америка өнер және ғылым академиясы, Америка философиялық қоғамы, Физика қоғамы, Лондон корольдік институты (құрметті мүше), Лондон физика қоғамы (құрметті фелло), Швеция корольдік академиясы, Стокгольм (шетелдік мүше), Калькуттадағы Ғылымды дамыту үшін Үндістан қауымдастығы (шетелдік мүше).
Rumford Medal of the Royal Society, for his work in physical optics, 1938. Henry Draper Medal of the National Academy of Sciences, for his contributions to astrophysics, 1940. The crater Wood on the far side of the Moon is named after him. Honorary degrees from Berlin University, Clark University, University of Birmingham, and Edinburgh University. American Academy of Arts and Sciences, American Philosophical Society, Physical Society, Royal Institution, London (honorary), Physical Society of London (honorary fellow), Royal Swedish Academy, Stockholm (foreign), Indian Association for the Cultivation of Science, Calcutta (foreign).
Аталғандары Ағаш
Альфред Ли Лумис туралы деректі фильм – «Тюксидо Парктің құпиясы», PBS телеарнасының «American Experience» америкалық тарих туралы деректік бағдарламасының 30-шы маусымы, 2-ші бөлімі.
Documentary about Alfred Lee Loomis – The Secret of Tuxedo Park, season 30 episode 2 of American Experience on PBS.
Мұрағаттық жинақтар
Роберт В. Вудтың қағаздары, 1838–1942 жылдар, Нильс Бор кітапханасы және мұрағаты.
Robert W. Wood papers, 1838 1942, Niels Bohr Library & Archives