Náttúrufræðingurinn

Árgangur

Náttúrufræðingurinn - 2008, Blaðsíða 38

Náttúrufræðingurinn - 2008, Blaðsíða 38
Náttúrufræðingurinn Sú niðurstaða leitarinnar hefur einkum komið á óvart, hversu ómis- sandi silfurbergskristallar voru í rannsóknum á mörgum mikilvæg- um sviðum raunvísinda og í tækni sem grundvallast á þeim. Má þar sérstaklega tiltaka ljósfræði, krist- alla- og steindafræði og eðliseigin- leika efna almennt, en einnig meðal annars nútíma eðlisfræði, efnafræði, fjarskiptatækni og fleira. Hér verður aðeins stiklað á helstu atriðum í framlagi silfurbergsins til nokkurra vísindasviða: lífrænnar efnafræði, lífefnafræði, líffræði, matvæla- og lyfjaiðnaðar og læknavísinda. Eiginleikarljóss OG SILFURBERGS I einfölduðu máli og með 19. aldar orðalagi má segja að ljós sé bylgju- hreyfing í Ijósvakanum. Hann var á þeim tíma talinn vera mjög þunnt efni með skrítna eiginleika sem fyllti allan efnisheiminn. Ef ljós- sveifla sem mannsaugað sér hefur aðeins eina sveiflutíðni samsvarar sú tíðni staðsetningu í litrófi sólar- ljóssins, einhvers staðar frá fjólu- bláu til rauðs. Ljós getur einnig haft hærri tíðni en það fjólubláa og kall- ast þá útfjólublátt eða lægri en það rauða og kallast innrautt. Þessar þrjár tegundir geislunar voru fram- an af 19. öld taldar vera af mismun- andi toga, en silfurberg átti síðan þátt í að sýnt var fram á að eini munur þeirra liggur í tíðninni. I efn- um er hraði ljóss alltaf minni en í tómarúmi og er hlutfallið þar á milli brotstuðull efnisins. Brotstuðullinn hækkar (þ.e. ljóshraðinn lækkar) nær alltaf lítillega í efnum með hækkandi sveiflutíðni og nefnist það tvístrun ljóssins. Ljósgeisli er að því leyti frábrugð- inn hljóði, sem er einnig bylgju- hreyfing (með miklu lægri tíðni), að í ljósinu er sveifluhreyfing ljós- vakans þvert á útbreiðslustefnuna en í hljóði er sveifla efnisins yfirleitt langsum. Það voru ekki síst tilraun- ir A. Fresnels og annarra með silfur- bergi sem sannfærðu menn um þennan mun á árabilinu 1818-30. í Ijósgeisla af venjulegu lampa- eða sólarljósi er sveifluhreyfingin óreglubundin í allar þversum-átt- irnar, en þegar slíkur geisli fer inn í silfurberg klofnar hann í tvo sem velja sér nokkuð mismunandi leiðir gegnum kristallinn. í hvorum þeirra er sveiflan aðeins í eina stefnu og er pá sögð vera skautuð (e. polar- ized). Þetta gerist raunar í flestum tegundum kristallaðra efna og ann- arra sem eru misátta (e. anisotropic), þ.e. með stefnuháða eiginleika. Er þá talað um að þau séu tvíbrjótandi eða hafi tvöfalt Ijósbrot, með mis- munandi brotstuðul fyrir hvorn geisla. I silfurberginu er munur brotstuðlanna óvenjumikill, auk þess sem óvíða fengust aðrir krist- allar sem voru nógu stórir, tærir og gallalausir til nota í ljóstæki. Úr silfurberginu voru einkum búin til ferstrend prismu, á þann veg að tveir skáskornir kristallar voru festir saman með glærri kvoðu. Fyrstur til þess varð W. NicoF um 1829 og eru prismun nefnd eftir honum, en ýmis afbrigði í lögun þeirra komu síðar fram. Þegar geisli venjulegs ljóss var sendur inn í annan enda slíks Nicol- prisma kom geisli skautaðs ljóss út hinumegin. Ef geisli skautaðs ljóss var hinsvegar sendur inn í Nicol- prisma komst aðeins hluti ljós- magns hans alla leið í gegn. Þeim hluta var hægt að breyta frá 0 til nær 100% með því að snúa pris- manu og þartnig mátti finna sveiflu- stefnu hvaða skautaðs ljósgeisla sem var. Þekktar voru tvær aðrar aðferðir til að framleiða skautað ljós eða greina sveiflustefnu þess. I annarri var ljósið látið speglast frá glerfleti undir tilteknu horni, í hinni var það sent gegnum þynnu af steindinni túrmalíni. Túrmalín hefur þann eiginleika að gleypa í sig ljós þar sem sveiflan er í eina átt en hleypa að mestu í gegnum sig sveiflum hornrétt á hana. Þessar aðferðir voru þægilegar í notkun en stóðu Nicol-prismunum langt að baki hvað nákvæmni snerti. LJÓSTÆKI - STUTT LÝSING Ekki eru hér tök á að skýra í smá- atriðum hvernig ljóstæki með Nicol-prismum virka en vísað til fyrrnefndrar skýrslu2 og kertnslu- bóka í ljósfræði. Ljós hefur alla tíð verið helsta verkfæri vísindamanna til rannsókna á efnum og með skautun ljóss opnaðist þeim ný vídd til þess. Tæki þar sem skaut- unar-eiginleikinn var nýttur við könnun á víxlverkun ljóss og efnis voru að mestu af þrem neðantöld- um tegundum, sem áttu það sam- merkt að innihalda tvö Nicol-pris- mu. Fyrra prismað bjó þá til skaut- að ljós og hið síðara greindi ástand þess; sýni til rannsóknar var þar á milli í tveim þessara tækjategunda. Stundum voru raunar prismun fleiri en tvö og oftast einnig aðrir sérsniðnir íhlutir úr silfurbergi, bergkristalli (kvarsi), lituðu gleri, glæru gifsi, eða maríugleri (glim- mer). Tæki af öllum þessum gerð- um voru smíðuð á verkstæðum víða um lönd og seld í þúsundatali, oftast vönduð, nákvæm og dýr. Að auki útbjuggu vísindamenn, eink- um eðlisfræðingar, sér iðulega eigin sérhæfðan búnað með silfurbergs- prismum til nota í einstökum rann- sóknaverkefnum. Polarimetrar (ljóssnúningsmælar) höfðu mest áhrif á þróun líf- og læknavísinda af þeim þrem tegund- um tækja sem sagt verður frá og er umfjöllun um þá skipt lauslega eftir árabilum hér að neðan. Þeir veittu nýja vitneskju um grundvallareigin- leika margra efna sem engar aðrar að- ferðir fyrirfundust þá til að kanna. Er óhætt að fullyrða að án íslensku silfurbergskristallanna hefðu ýmsar þær uppgötvanir sem hér verða nefndar tafist um áratugi. Þegar skautað ljós fer í gegnum suma vökva snýst sveiflustefna þess hægt og hægt á leiðinni. Polarimetr- ar mæla heildarsnúninginn þegar ljósið t.d. fer eftir vökva sem fyllir langt glerrör. Þeir vökvar sem rætt verður um í þessari grein gátu verið lausnir af ýmsum kristölluðum líf- 38
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80

x

Náttúrufræðingurinn

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.