Jökull - 01.01.2001, Qupperneq 98

Leó Kristjánsson
ur verkfræðingur í París, E. H. Malus, gerði af því
tilefni margskonar rannsóknir á ljósbroti í íslensku
silfurbergi. Urðu þær mjög til fyrirmyndar um ná-
kvæm vinnubrögð og vandaða úrvinnslu. Merkasta
uppgötvun Malus (1808) var þó gerð fyrir tilviljun, er
hann skoðaði geisla kvöldsólarinnar sem endurköst-
uðust frá glugga Luxembourg–hallarinnar inn í her-
bergi hans, gegnum silfurbergskristall. Þá áttaði hann
sig á því, að endurkastið breytti ljósinu á sama hátt
og Huyghens hafði áður fundið að silfurberg gerði.
Malus nefndi þessa breytingu skautun (polarisation),
og taldi réttilega, að þarna hlyti einhver grundvallar-
þáttur í eðli ljóssins að koma við sögu.
Malus kynnti akademiunni niðurstöður rannsókna
sinna, og þóttu þær svo merkar að þær voru gefnar út
áður en skilafrestur í samkeppnina var liðinn. Tóku
nú margir aðrir til við að rannsaka skautun ljós, en
Malus sjálfur var heilsuveill og lést 1812. Rak hver
stóruppgötvunin í ljósfræði og á skyldum sviðum aðra
næstu árin, og voru silfurbergskristallar þar í mikil-
vægu hlutverki. Sannfærðust menn til dæmis af rann-
sóknum á hegðun ljósgeisla í silfurbergi og af öðrum
athugunum, að ljósið væri sveifluhreyfing ljósvakans.
Jafnframt var sú ályktun sett fram á árinu 1817, að
sveifla ljósvakans í ljósgeisla væri til hliðanna, frem-
ur en fram–og–aftur hreyfing í útbreiðslustefnuna eins
og í hljóðbylgjum í lofti.
Gildi þessara uppgötvana í ljósfræði fyrir raunvís-
indin í heild verður vart ofmetið. Vísindamenn nota
ljós á margan hátt við rannsóknir á efnum, og geta þá
til dæmis kannað hvað gerist ef breytt er styrk ljóss-
ins, bylgjulengd (lit) þess, eða innfallshorni á efnis-
flöt. En á þessum fyrstu áratugum 19. aldar varð ljóst,
að á leið sinni gegnum efni gat stefna sveifluhreyf-
ingarinnar breyst af ýmsum orsökum, og einnig mátti
að vissu leyti mæla hvernig hraði og dofnun ljóss-
ins í efni voru háð þeirri sveiflustefnu. Með uppgötv-
un skautunar–fyrirbrigðisins komu því fram alveg ný-
ir eiginleikar ljóss, sem efni höfðu áhrif á. Hafa þeir
alla tíð síðan hafa reynst mjög öflugt verkfæri til rann-
sókna á efnum. Við könnun á eiginleikum efna með
hinni nýju ljóstækni, var það oft látið fara gegnum
silfurbergskristalla til greiningar á sveiflustefnunni, en
í stað þeirra voru stundum notaðir glerspeglar eða
þynnur af kristöllum annarrar steindar, turmalíns.
Á fyrri hluta 19. aldar náðu franskir vísindamenn
mjög miklum árangri á fjölda rannsóknasviða inn-
an raunvísinda og verkfræði. Ljósfræði var eitt þess-
ara sviða. Telja a.m.k. sumir vísindasagnfræðingar, að
rannsóknir Frakka á eðli ljóssins hafi átt talsverð-
an þátt í að eðlisfræði (einkum tilraunaeðlisfræði)
þroskaðist mjög sem sjálfstæð vísindagrein. Af þeim
sem rannsökuðu ljós í Frakklandi á fyrstu áratugum
19. aldar, náði A. Fresnel lengst, en eins og Malus lést
hann ungur, 1827. Margt í rannsóknum Fresnels sner-
ist um tvöfalt ljósbrot og skautun ljóss. Honum tókst
að lýsa því nákvæmlega, hvernig ljós skiptist í end-
urkastaðan og brotinn geisla á skilfleti efna, og einnig
hvernig það breiðist út í kristöllum, sem var flókið
mál. Hann gerði snjallar og sannfærandi tilraunir til
að prófa niðurstöður sínar, og urðu þær niðurstöður
mjög til þess að festa bylgjukenninguna um ljósið í
sessi. Árangur Fresnels varð mörgum öðrum hvatning
til að hefja rannsóknir á skyldum sviðum. Meðal ann-
ars réðust landar hans í að leysa þær stærðfræðijöfnur
sem gilda um útbreiðslu hljóðbylgna í efnum, og tókst
það á fjórða áratug aldarinnar.
Frakkar gerðu fleiri uppgötvanir varðandi skaut-
un ljóss á árunum 1810–50. Einna afdrifaríkust var sú
sem oftast er eignuð F. Arago, að á leið ljósgeisla í
gegnum sum efni snerist sveiflustefna hans jafnt og
þétt. Bergkristall var dæmi um slíkt, en einnig ýmsir
lífrænir vökvar, ekki síst sykurefni í vatnslausn. Gerði
J.-B. Biot merkar rannsóknir á því sviði næstu ára-
tugina. Þær urðu grunnur að fljótlegri efnarannsókna–
aðferð með tækjum er nefndust polariskop, síðar pol-
arimetrar. Handhægar gerðir þeirra mæla voru að
komast í almenna notkun um 1850, og kom þar silfur-
berg enn við sögu, sjá hér á eftir.
LJÓSFRÆÐI OG SKYLDAR
RANNSÓKNIR Í BRETLANDI
1800–1850: BREWSTER, STOKES,
NICOL O.FL.
D. Brewster, sem bjó nálægt Edinborg, var afkasta-
mestur Breta í ljósfræðirannsóknum um langt árabil
framan af 19. öld. Hann gerði ótal tilraunir á hinum
fjölbreytilegustu efnum, og notaði silfurbergskristalla
við margar þeirra. A.m.k. suma af þeim kristöllum
98 JÖKULL No. 50