Náttúrufræðingurinn

Árgangur

Náttúrufræðingurinn - 2008, Síða 38

Náttúrufræðingurinn - 2008, Síða 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

x

Náttúrufræðingurinn

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.