Аббе, Эрнст 5

• Страница 0 - название энциклопедической статьи.
• Страницы 1, ... - доп. материал, связанный с энциклопедической статьей, указывать в "Ссылки".
• Страница: инфо , 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25

---

В течение двух последних десятилетий, - писал он, - в данной области ничего не было сделано, если смотреть по существу и судить с точки зрения перспектив развития микроскопических исследований, что могло хотя бы отдаленно сравниться с прогрессом, принесшим славу Плесслю и Оберхойзеру среди наших предшественников, с тем, чего в свое время добился Амичи, что могло встать в один ряд с усовершенствованиями, внесенными в технику изготовления объективов Андре Россом в сороковые годы в Англии, или важными достижениями в области иммерсионных линз, обусловленными работами Гартнака. - и добавляет: Автору, желая избежать неправильного толкования сказанного и упреков по поводу недооценки последних достижений, хотелось бы добавить, что его суждение относится втакой же степени к собственным многолетним работам в данной области, как и к исследованиям других ученых.

Аббе хорошо понимал, что в борьбе с хроматическими аберрациями объективов микроскопов он еще не одержал полной победы. Улучшению аберрационных характеристик объективов мешало также отсутствие необходимого ассортимента оптического стекла с различной относительной дисперсией. Много усилий было затрачено Аббе, чтобы побудить стекольные мастерские изготовлять новые сорта оптического стекла с определенными свойствами.

Во времена Аббе (вторая половина XIX в.) уже было известно, что видимый оптический диапазон - это довольно узкая область оптического спектра, находящаяся в интервале от 434,1 нм (ртутная линия спектра G') до 766,5 нм (красная линия спектра А' принадлежащая водороду). Слева этот видимый диапазон граничит с ультрафиолетовой областью спектра, а справа - с инфракрасной.

Линии спектра	A'	C	D	F	G
Длина волны, нм.	766,5	656,3	589,3	486,1	434,1

Чтобы сопоставить свойства различных оптических стекол, можно воспользоваться значениями показателей преломления для каких-либо двух длин волн, например: С и F. Разность показателей преломления (nF-nC) называют средней дисперсией.

$\frac {1}{\lambda} = \frac {n_F - n_C}{n_D - 1}$.

Аббе установил, что значение одной только величины средней дисперсии недостаточно для полной характеристики хроматических свойств той или иной оптической среды. Поэтому Аббе предложил пользоваться понятием относительной дисперсии, определяемой отношением средней дисперсии к разности между основным показателем преломления среды и единицей:

Величина v, обратная относительной дисперсии, вошла в прикладную оптику под названием коэффициента дисперсии, или числа Аббе. Для оптических стекол различных марок числа Аббе колеблются в пределах от 75 до 16.

В 1876 г. Аббе едет в Лондон на Международную выставку научных приборов. Что же увидел Аббе на этой выставке? Прежде всего его поразило многообразие выставленных здесь микроскопов и принадлежностей к ним. Наряду с известными английскими фирмами в выставке приняли участие такие немецкие фирмы, как "Зейгерт", "Шмидт и Хенш", "Карл Цейсе", "Эрнст Лейтц", французская фирма "Наше".

Фирма Цейсса демонстрировала микроскоп с осветительным аппаратом Аббе. Грубая наводка в этом инструменте осуществлялась посредством зубчатой рейки, а точная - микрометренным винтом. Наклонный штатив микроскопа позволял применять совместно с ним фотографические камеры для осуществления микросъемок объектов наблюдения. В комплект микроскопа Цейсса входил набор объективов с фокусными расстояниями от 0,7 до 30 мм.

Особое внимание Аббе привлекли стереонасадки к микроскопам, дающие возможность осуществлять бинокулярное наблюдение. Впоследствии Аббе разработал свою собственную конструкцию стереоскопического окуляра, который вставлялся в верхнюю часть трубки микроскопа вместо обычного окуляра. Тем самым с помощью любого микроскопа можно было осуществлять стереоскопические наблюдения.

Сделаем небольшое отступление и посмотрим, как качество оптического стекла влияло на развитие оптического приборостроения. Телескопы Г. Галилея (1609 г.) состояли из линз, изготовленных из стекла одного-единственного сорта. Однако уже Галилей понимал, что стекло для изготовления линз для очков и для зрительных труб должно быть совершенно различно и использование очковых линз в зрительных трубках совершенно неприемлемо. Изображения, наблюдаемые в телескоп Галилея, были сильно искажены аберрациями (в первую очередь сферической и хроматической).

Первым шагом на пути борьбы с хроматическими аберрациями было открытие в 1666 г. И. Ньютоном явления дисперсии света и попытка создания ахроматического объектива. Такой объектив был создан, однако, лишь в 1757 г. английским оптиком Д. Доллондом. Ахроматический объектив Доллонда состоял из комбинации двух линз, изготовленных из стекла с различной дисперсией - крона и флинта. Флинт был открыт практически случайно при попытке улучшить светопропускание стекла из крона, которое в то время имело ярко выраженный зеленый оттенок. Очень скоро было установлено, что новое стекло (флинт) наряду с более высоким светопропусканием имеет почти в два раза большую дисперсию, чем стекло из крона. Сочетание линз, изготовленных из стекол с различной дисперсией (крона и флинта) дало возможность значительно улучшить качество изображения, даваемого оптическими инструментами различного назначения.

В 1814 г. на основе оптических мастерских в Бенедиктбейерне была основана немецкая фирма "Утцшнейдер и Фраунгофер". Выпускаемые этой фирмой оптические инструменты получили широкое распространение во всем мире. Фраунгофер значительно улучшил технологию производства оптического стекла.

Совместно с П.Л. Гинаном он внес существенные усовершенствования во все процессы изготовления оптического стекла и наладил фабричное производство хороших флинтов и кронов.

В 1829 г. появляется первое сообщение об опытах известного немецкого химика Деберейнера по выплавке оптического стекла в Йене.

Крупные денежные средства для организации производства оптического стекла в Йене Деберейнеру предоставил великий Гёте. Однако расцвет Йенского оптического производства связан прежде всего с именем немецкого стеклохимика доктора Отто Шотта. В 1884 г. Шотт знакомится с Аббе и принимает его предложение основать в Йене фирму по производству оптического стекла.

Отто Шотт

Успех к Шотту пришел не сразу. Сначала была полоса неудач: не удавалось достигнуть однородности расплавов стекла. Наконец Шотту удалось решить проблему получения высококачественного оптического стекла с заранее заданными свойствами. Им также была исследована взаимосвязь между показателем преломления и составом расплава стекла. В своем письме к Шотту Аббе отмечал:

Я считаю большим успехом то, что Вам удалось получить в маленьких тиглях пробные плавки такого качества, что теперь стало возможным полное их исследование. Пока для получения одной-единственной призмы, пригодной для исследования, все еще требуется изготовление проб весом от 60 до 80 футов, о каком-либо систематическом опробовании новых комбинаций не может быть и речи.

Ваши пробные плавки позволяют теперь раскрыть многообразные оттенки оптических свойств стекла, о которых раньше нельзя было даже мечтать при существующих до сих пор методах исследования.

Практически все виды оптического стекла Шотта (кронгласа) были получены на щелочно-боросиликатных основах, к которым затем добавлялись различные специальные окислы. Шоттом была также разработана специальная номенклатура оптических стекол, которая включала обозначение сорта стекла и порядковый номер. По обозначению сорта стекла можно было судить о его примерном составе.

Отличительной особенностью деятельности Шотта была его способность внедрять результаты лабораторных опытов в производственную практику. Ему также принадлежит идея использования регенеративной газовой печи Сименса для варки сортов стекла, требующих высоких температур плавки. Шоттом был разработан метод литья жидкого стекла в предварительно разогретые формы. Этот способ получил название "йенского метода".

О связях фирм Шотта и Цейсса очень красноречиво свидетельствовала записка, хранившаяся ранее в фондах Правления петербургских Обуховского и Ижорского заводов. В ней, в частности, говорится:

... завод Шотта находится в очень тесной зависимости от завода Цейсса, в очень же сравнительно непродолжительном времени он перейдет и в полную его собственность. Цейсс же, обладая огромными средствами, постарается в настоящее время монополизировать оптическую промышленность всего мира, одни оптические заводы скупая, с другими вступая в различные соглашения;

... Таким образом, Цейсс, имея в своих руках главный источник оптического стекла, может поставить и, несомненно, поставит не вошедшие с ним в соглашение заводы в безвыходное положение, лишив их сырого материала для производства.

Рис.2. Общий вид микроскопов, выпускаемых фирмой "Карл Цейсс" в конце XIX в.

Действительно, в июне 1891 г. стекольный завод Шотта и фирма Цейсса объединились в одно предприятие. Об этом свидетельствует следующий документ, подписанный Аббе и Цейссом 30 июня 1891 г.:

Нижеподписавшиеся сообщают всему персоналу оптической мастерской и завода по производству стекла следующее:

Во имя обеспечения делового руководства и уверенного экономического функционирования обоих предприятий, а также для того, чтобы обеспечить более надежную гарантию процветания предприятий в будущем, чем это могли бы сделать частные предприниматели, мы, учитывая заинтересованность большого числа лиц в дальнейшем процветании данных предприятий, согласились отказаться от нашего двустороннего участия в деле и передать все связанные с предприятиями права фирмы «Карл Цейсс», а также фирмы «Шотт и товарищи» юридическому лицу - фонду Карла Цейсса в Йене, основанному в 1889 г. Цели и конституция фонда будут объяснены сотрудникам одновременно с обнародованием данного документа в объявлении великогерцогского Государственного министерства. В соответствии с вышесказанным мы с этого дня выходим из названных фирм, тогда как фонд Карла Цейсса в качестве теперешнего единственного владельца оптической мастерской и единственного совладельца завода по производству стекла вступает во все наши права и обязанности, в том числе права и обязанности, относящиеся к нашим сотрудникам. Покидая таким образом наши посты владельца, соответственно совладельца предприятий, мы бы хотели выразить сотрудникам обоих предприятий нашу сердечную благодарность за оказанное нам до сих пор доверие и за усердие, проявленное на службе общему делу. Одновременно мы желаем и надеемся, что наши коллеги с таким же доверием и усердием будут работать и при наших правопреемниках.

Начиная с 1883 г. Аббе провел серию опытов с объективами, составленными из комбинации линз, изготовленных из флюорита и новых сортов стекол. К середине 1886 г. Аббе создал объективы, в которых обеспечивалась хроматическая коррекция для многих цветов.

Колоссальная вычислительная работа, необходимая для расчета новых оптических систем, побудила Аббе к привлечению новых специалистов - расчетчиков оптических систем. Среди них наиболее талантливым оказался Пауль Рудольф.

Аббе познакомился с Рудольфом в начале 1886 г. Поначалу Аббе предложил Рудольфу заняться расчетом апохроматических объективов микроскопов, а также объективов биноклей. Однако скоро по инициативе Рудольфа фирма Цейсса стала изготовлять и фотографические объективы. В 1891 г. был создан объектив-анастигмат "Протар", а в 1902 г. Рудольф рассчитал известный теперь во всем мире четырехлинзовый фотообъектив "Тессар".

Но Аббе вел не только научную работу. Он продолжал преподавать в Йенском университете. Например, в зимнем семестре 1897/98 г. Аббе читал курс лекций по дифракции света, читал по три часа подряд. Эти лекции привлекали широкую аудиторию слушателей, и их посещали выдающиеся ученые Германии (Ганс Бейгехольд, Отто Эппенштейн, Фридрих Мартенс, Оскар Ланге, Пауль Шмидт и др.).

К концу XIX в. фирма Цейсса стала выпускать практически все виды оптических приборов и инструментов, в том числе совершенно новые, построенные по расчетам и чертажам Аббе и его сотрудников. Так, например, начиная с 1893 г. фирма Цейсса начала выпускать призменный бинокль, конструкция которого была предложена Аббе. Призменные бинокли Аббе завоевали в конце XIX в. огромную популярность.

Успехи, достигнутые Аббе в области технической оптики, вскоре стали известны во всем мире.

Ссылки

инфо 0 Биография 0 Общественно-политические взгляды 0 Библиография 0 Память 1 Иенская школа 1 Тернистый жизненный путь 1 Годы учения: Иена — Гёттинген — Иена 1 Фреге — профессор Иенского университета 1 Фреге-преподаватель 2 Сын ткача подает большие надежды 2 Два года в «Альма-Матер» 2 Йена и Аббе 2 Теория и практика 3 Жизненный путь Эрнста Аббе 3 Детство и юность 4 Восхождение 5 6 Аббе и теория образования изображения в микроскопе 6 Теория Аббе образования изображения в микроскопе 6 Опыты Аббе, подтверждающие его теорию микроскопа, и критика ее современниками 7 Рассуждения Аббе о возможности повышения разрешающей способности микроскопа 8 Исследования Аббе в области прикладной оптики 8 "Условие синусов" Аббе 9 Ахроматы и апохроматы Аббе и Рудольфа 10 Иммерсионные объективы 10 Осветительные аппараты 10 Оптические системы Аббе с асферическими поверхностями 10 Анаморфотные оптические системы 11 Аббе о функциях объектива и окуляра микроскопа 11 Ограничение хода лучей в оптических системах по Аббе

11 Оптические измерительные инструменты Э. Аббе 11 Инструменты для измерения характеристик оптических систем 12 Рефрактометры 12 Автоколлимационный метод Аббе 12 Инструменты для измерения угловых и линейных величин 13 Кристаллорефрактометр 13 Стереодальномер 13 Социально-политическая и общественная деятельность Э. Аббе 14 Заключение 14 Основные даты жизни и деятельности Э. Аббе 14 Статьи и выступления Э. Аббе 15 Из переписки Э. Аббе 15 Письмо Аббе к Шотту от 3 августа 1879 г. 15 Письмо Аббе к Шотту от 20 декабря 1880 г. 15 Письмо Аббе к Шотту от 24 декабря 1880 г. 16 Письмо Аббе к Чапскому от 13 мая 1884 г. 17 18