Albert Abraham Michelson

Albert Abraham Michelson

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Albert Abraham Michelson

Geboren

19.Dezember 1852
Strzelno, Königreich Preußen

Gestorben

9. Mai 1931 (im Alter von 78 Jahren)

Pasadena, Kalifornien

Wohnsitz

Flagge der Vereinigten Staaten U.S.

Nationalität

Flagge der Vereinigten Staaten Amerikanisch

Ethnizität

Jüdisch-Polnisch

Feld

Physiker

Institutionen

Case Western Reserve University
Clark University
Universität von Chicago

Alma mater

US Naval Academy
Universität Berlin

Wissenschaftlicher Berater

Hermann Helmholtz

Bemerkenswerte Studenten

Robert Millikan Nobelpreis.png

Bekannt für

Lichtgeschwindigkeit
Michelson-Morley-Experiment

Bemerkenswerte Preise

Nobelpreis.Nobelpreis für Physik (1907)Albert Abraham Michelson (Nachname Aussprache anglisiert als

Leben

Michelson, der Sohn eines jüdischen Kaufmanns, wurde im heutigen Strzelno, Polen (damals Strelno, Provinz Posen in der preußisch besetzten Region des geteilten Polens) geboren. Er zog 1855 mit seinen Eltern in die Vereinigten Staaten, als er zwei Jahre alt war, und wuchs in den rauen Bergbaustädten Murphys Camp, Kalifornien, und Virginia City, Nevada, auf, wo sein Vater Waren an die Goldgräber verkaufte. Erst im Alter von 12 Jahren begann er an der Boys High School in San Francisco, deren Schulleiter Theodore Bradley einen starken Einfluss auf Michelson ausgeübt haben soll, was das Interesse des jungen Mannes an der Wissenschaft anbelangt.

Michelson absolvierte 1869 die High School und beantragte die Zulassung zur US Naval Academy. Er wurde zunächst abgelehnt, reiste aber nach Washington und wandte sich direkt an Präsident Ulysses S. Grant, dessen Intervention es Michelson ermöglichte, in die Akademie aufgenommen zu werden.

Marinekarriere

Während seiner vier Jahre als Midshipman an der Akademie zeichnete sich Michelson durch Optik, Wärme und Klimatologie sowie Zeichnen aus. Er wurde von einem Kollegen Offizier als “ein echtes Genie” beschrieben und studierte “weniger als jeder andere Mann in der Klasse und die meiste Zeit in wissenschaftlichen Experimenten zu besetzen, aber er stand immer in der Nähe des Kopfes seiner Klasse.” Dies schloss andere Aktivitäten wie Fechten und Boxen nicht aus (Fiske 1919, 15). Nach seinem Abschluss 1873 und zwei Jahren auf See kehrte er 1875 an die Akademie zurück, um bis 1879 Lehrer für Physik und Chemie zu werden.

Erste Seite von Michelsons Experimenteller Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit, geschrieben während seiner Zeit in der US Navy.

Schlußseite für das oben abgebildete Papier.

Michelson war fasziniert von den Wissenschaften und insbesondere vom Problem der Messung der Lichtgeschwindigkeit. Während seiner Zeit in Annapolis führte er 1877 im Rahmen einer Klassendemonstration seine ersten Experimente zur Lichtgeschwindigkeit durch, wobei er einen Apparat verwendete, der eine Verbesserung gegenüber dem von Léon Foucault Mitte der 1800er Jahre für denselben Zweck verwendeten Apparat darstellte. Er führte 1878 einige vorläufige Messungen mit weitgehend improvisierten Geräten durch, woraufhin Simon Newcomb, Direktor des Nautical Almanac Office, auf seine Arbeit aufmerksam wurde, der bereits bei der Planung seiner eigenen Studie fortgeschritten war. Michelson veröffentlichte 1878 sein Ergebnis von 299.910 Kilometern pro Sekunde (186.508 Meilen pro Stunde), bevor er sich Newcomb in Washington DC anschloss, um dort bei seinen Messungen zu helfen. So begann eine lange berufliche Zusammenarbeit und Freundschaft zwischen den beiden.Newcomb erreichte mit seinem besser finanzierten Projekt 1879 einen Wert von 299.860 Kilometern pro Sekunde, genau am äußersten Rand der Übereinstimmung mit Michelson. Michelson “verfeinerte” seine Methode weiter und veröffentlichte 1883 eine Messung von 299.853 Kilometern pro Sekunde, die der seines Mentors eher näher kam.

Studieren im Ausland

Michelson erhielt Mittel, um seine Arbeit von seinem Schwager Albert Heminway, einem Investmentbanker, fortzusetzen (Hamerla 2006, 133). Von 1880 bis 1882 absolvierte Michelson ein Aufbaustudium in Berlin bei Hermann Helmholtz und in Paris. Er trat 1881 aus der Marine aus, um seine Energie der Forschung zu widmen.

Es war Helmholtz, der Michelsons Aufmerksamkeit auf das Problem der Bestimmung der Erdbewegung durch den hypothetischen Äther richtete, von dem angenommen wurde, dass er das Medium ist, das Lichtwellen überträgt. James Clerk Maxwell und andere hatten ein solches Medium postuliert, aber Maxwells Gleichungen schienen mehr von einer solchen Idee abhängig zu sein als andere Formulierungen des Elektromagnetismus. Helmholtz wollte experimentelle Beweise für Maxwells Ansicht liefern. In diesem Sinne hatte er auch Heinrich Hertz auf die Spur gebracht, um die Existenz elektromagnetischer Wellen festzustellen.

Das Michelson-Interferometer

Michelson erhielt zusätzliche Mittel für seine Experimente von einem Institut, das von Alexander Graham Bell, dem Erfinder des Telefons, gegründet wurde. Da er seine heiklen Experimente nicht in Berlin durchführen konnte, erhielt er Platz an einer Sternwarte in Potsdam, wo er seine Arbeit fortsetzte.

Michelsons Apparat, der bald als Michelson-Interferometer bekannt wurde, lenkte Teile desselben Lichtstrahls in verschiedene Richtungen ab und reflektierte sie dann zum selben Okular zurück. Wenn sich die Erde durch den Äther bewegen würde, der Lichtwellen trägt, gäbe es einen messbaren Unterschied in der Zeit, die die beiden Strahlen brauchten, um das Okular zu erreichen. Dies würde sich zeigen, wenn sich ein sichtbarer Streifen entwickelt, wenn Wellen von einem Strahl wegen der Verzögerung nicht mehr genau mit dem anderen zusammenfallen.Michelson fand heraus, dass keine solchen Fransen erzeugt wurden, die Schlussfolgerung war, dass der Äther mit der Erde mitgeführt wurde, wodurch die Bewegung der Erde durch sie maskiert wurde, oder dass es einfach keinen Äther gab. Letztere Möglichkeit wurde nicht berücksichtigt, bis Albert Einstein sie 1905 vorschlug.

1881 verließ Michelson Berlin nach Heidelberg und dann Paris, wo er mit Robert Bunsen und anderen in Kontakt kam, deren Interessen mit seinen eigenen übereinstimmten. Er kehrte 1882 in die Vereinigten Staaten zurück und sicherte sich im folgenden Jahr durch die Vermittlung von Newcomb eine Professur am Case Institute of Technology in Cleveland.

Michelson und Morley

1884 traf Michelson Edward Morley auf einer wissenschaftlichen Konferenz in Montreal und diskutierte nach ihrer Rückkehr in die Vereinigten Staaten gemeinsame Bemühungen zur Verbesserung von Michelsons Etherdriftmessungen. Diese Pläne brachten jedoch keine unmittelbaren Früchte, da Michelsons eifriges Engagement für seine Forschung den Anschein erweckte, als würde er den Verstand verlieren. Seine Frau verwies ihn an einen Spezialisten für psychische Gesundheit in New York, der Entspannung und Bewegungsfreiheit empfahl, ein Rezept, unter dem Michelson schnell Fortschritte machte. Im Dezember 1885 kehrte er nach Case zurück.1886 verhinderte ein Brand in Case, dass Michelson seine Forschung dort fortsetzen konnte, aber Morley bot Platz in seinem eigenen Labor, wo die beiden ihre Arbeit fortsetzten. Nachdem mit Hilfe von Lord Rayleigh zusätzliche Mittel aufgebracht worden waren, konnten die beiden Männer Anfang 1887 ein neues Interferometer bauen. Von April bis Juli desselben Jahres führten sie mit ihrem neuen Gerät genauere Beobachtungen durch, als dies mit der Ausrüstung möglich war, die Michelson in Potsdam verwendet hatte. Die Ergebnisse wurden bald darauf veröffentlicht und von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als schlüssig angesehen, obwohl sowohl Morley als auch Michelson das Experiment in späteren Jahren weiter verfeinern würden.

Licht und der Standard der Messung

Ein Denkmal an der US Naval Academy in Annapolis, Maryland, markiert den Weg von Michelsons Experimenten zur Messung der Lichtgeschwindigkeit.

Um diese Zeit entwickelte Michelson Verfahren, um die Wellenlänge des Lichts als Maßstab zu verwenden. Die Einheit war zu dieser Zeit als der Abstand zwischen zwei Kerben in einer Metallstange definiert worden. Michelson entwickelte eine Vorrichtung zum Vergleich der Wellenlänge bestimmter Spektrallinien für Natrium oder Cadmium mit dem Abstand zwischen zwei Metallplatten. Diese Art von Standard für die Länge wurde schließlich 1960 angenommen, wobei die Spektrallinien von Krypton für diesen Zweck verwendet wurden (Michelson 1903, 84-106). Der Standard wurde 1983 erneut auf die Entfernung geändert, die das Licht in einem kleinen, festen Zeitintervall zurücklegt, wobei die Zeit selbst zum grundlegenden Standard wird.1889 wurde Michelson Professor an der Clark University in Worcester, Massachusetts, und 1892 zum Professor und ersten Leiter der Fakultät für Physik an der neu gegründeten University of Chicago ernannt.

1899 heiratete er Edna Stanton, und das Paar zog einen Sohn und drei Töchter auf.

Michelson hatte 1907 die Ehre, als erster Amerikaner einen Nobelpreis für Physik zu erhalten “für seine optischen Präzisionsinstrumente und die damit durchgeführten spektroskopischen und metrologischen Untersuchungen.” Er gewann auch die Copley-Medaille 1907, die Henry-Draper-Medaille 1916 und die Goldmedaille der Royal Astronomical Society 1923.

Astronomische Interferometrie

Michelson und Francis G. Pease waren 1920-21 die ersten, die den Durchmesser eines anderen Sterns als unserer Sonne gemessen haben. Während die Methode, die sie verwendeten, von anderen vorgeschlagen worden war, waren die Teleskope vor dieser Zeit nicht stark genug, um die Messungen durchzuführen. Michelson und Pease verwendeten ein astronomisches Interferometer am Mount Wilson Observatory, um den Durchmesser des Superriesen Beteigeuze zu messen. Eine Periskopanordnung wurde verwendet, um ein intensiveres Bild im Interferometer zu erhalten. Die Messung von Sterndurchmessern und die Trennung von Doppelsternen nahmen danach einen zunehmenden Teil von Michelsons Leben ein.

1930 verwendete Michelson, erneut in Zusammenarbeit mit Pease, aber auch mit Fred Pearson, einen neuen Apparat, um genauere Ergebnisse bei der Messung der Lichtgeschwindigkeit zu erhalten. Michelson lebte nicht lange genug, um die Ergebnisse dieses Experiments zu sehen. Die Messungen wurden von seinen Forschungspartnern durchgeführt, die 1935 eine Geschwindigkeit von 299.774 Kilometern pro Sekunde berechneten, die mit den auf andere Weise berechneten vorherrschenden Werten übereinstimmte.Michelson starb im Alter von 78 Jahren in Pasadena, Kalifornien.

Vermächtnis

Michelsons Unterschrift.

Michelson war besessen von der Lichtgeschwindigkeit, aber sein Lebenswerk ist auch ein Zeugnis für Helmholtz, seinen Mentor, der seinen Weg zu einem der interessanten Themen seiner Zeit leitete. Wenn Helmholtz dies nicht getan hätte, wäre Michelsons Name wahrscheinlich nur eine Fußnote in den Minuten der wissenschaftlichen Entwicklung. Helmholtz verdient indirekte Anerkennung für viele der Entdeckungen seiner Studenten, indem er sie ebenfalls in eine forschende Richtung lenkt.

Es kann jedoch kaum bezweifelt werden, dass es zu dieser Zeit nur wenige Personen gab, die so qualifiziert waren wie Michelson, um Etherdriftmessungen durchzuführen. Michelsons Messungen der Lichtgeschwindigkeit waren bereits international bekannt geworden, als er Helmholtz in Berlin traf. Jeder Gymnasiast, der Physik studiert hat, kennt die Namen von Michelson und Morley, und dies ist ein Zeugnis für die Originalität beider Forscher. Morley, der Michelson bei seiner zweiten Messreihe half, war auch an der Bestimmung des Atomgewichts von Sauerstoff beteiligt. Michelsons Leben zeigt nicht nur die Bedeutung von Eigeninitiative, sondern auch den Wert von Zusammenarbeit und Teamarbeit.

Auszeichnungen und Ehrungen

  • Royal Society
  • Nationale Akademie der Wissenschaften
  • Amerikanische Physikalische Gesellschaft
  • Amerikanische Vereinigung zur Förderung der Wissenschaften
  • Nobelpreis für Physik (1907)
  • Rumford-Preis (1888)
  • Matteucci-Medaille (1903)
  • Copley-Medaille (1907)
  • Goldmedaille der Royal Astronomical Society (1923)
  • Die Computer Measurement Group verleiht jährlich einen AA Michelson Award
  • Die Wohnheime der University of Chicago erinnerten an Michelson und seine Leistungen, indem sie ihm das Michelson House widmeten.
  • Case Western Reserve hat ihm auch ein Michelson-Haus gewidmet, und ein akademisches Gebäude an der United States Naval Academy trägt ebenfalls seinen Namen. Michelson Laboratory an der Naval Air Weapons Station China Lake in Ridgecrest, Kalifornien ist nach ihm benannt. Im öffentlich zugänglichen Bereich des Labors sind Michelsons Nobelpreismedaille, die eigentliche Preisurkunde und Beispiele seiner Beugungsgitter interessant ausgestellt.
  • Fiske, Bradley A. 1919. Vom Midshipman zum Konteradmiral. New York: Century Co. ISBN 0548176485
  • Hamerla, R. R. 2006. Ein amerikanischer Wissenschaftler an der Forschungsgrenze: Edward Morley, Gemeinschaft und radikale Ideen in der Wissenschaft des neunzehnten Jahrhunderts. In: Springer. ISBN 1402040881
  • Livingston, D. M. Der Meister des Lichts: Eine Biographie von Albert A. Michelson. ISBN 0-226-48711-3
  • Michelson, Albert Abraham. 1903. Lichtwellen und ihre Verwendung. Chicago: Universität von Chicago Presse.

Alle Links abgerufen am 8. November 2016.

  • Michaelsons Leben und Werk vom American Institute of Physics.

Wilhelm Röntgen (1901) •Hendrik Lorentz / Pieter Zeeman (1902) •Henri Becquerel / Pierre Curie / Marie Curie (1903) •Lord Rayleigh (1904) •Philipp Lenard (1905) •J. J. Thomson (1906) •Albert Michelson (1907) •Gabriel Lippmann (1908) •Guglielmo Marconi / Ferdinand Braun (1909) •Johannes van der Waals (1910) •Wilhelm Wien (1911) •Gustaf Dalén (1912) •Kamerlingh Onnes (1913) •Max von Laue (1914) *W. L. Bragg / W. H. Bragg (1915) •Charles Barkla (1917) •Max Planck (1918) •Johannes Stark (1919) •Charles Guillaume (1920) •Albert Einstein (1921) •Niels Bohr (1922) •Robert Millikan (1923) •Manne Siegbahn (1924) •James Franck / Gustav Hertz (1925)

Nobel Laureates in Physics

Credits

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