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恩斯特·阿贝

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恩斯特·卡尔·阿贝·洪弗罗姆(1840年1月23日-1905年1月14日)是德国物理学家、光学科学家、企业家和社会改革家。他与奥托·肖特和卡尔·蔡司一起奠定了现代光学的基础。阿贝开发了许多光学仪器。他是卡尔蔡司股份有限公司的共同所有人,这是一家研究显微镜、天文望远镜、天文馆和其他光学系统的德国制造企业。

1 个人生活编辑

埃尔·斯内尔(Else Snell)

阿贝1840年1月23日出生在萨克森-魏玛-艾森纳赫,[1] 父母是乔格·亚当·阿贝和伊丽莎白·克里斯蒂娜·巴尔切费尔特。 他来自一个简陋的家庭——他的父亲是一家纺织厂的工头。在父亲的雇主的支持下,阿贝得以在艾森纳赫体育馆上中学,于1857年毕业,并以相当好的成绩获得大学入学资格。[2] 当他离开学校时,他的科学天赋和坚强意志已经变得显而易见。因此,尽管家庭经济状况紧张,他的父亲还是决定支持阿贝在耶拿大学(1857-1859年)和哥廷根大学(1859-1861年)的学习。[1] 在学生时代,阿贝通过私人授课来提高收入。他父亲的雇主继续资助他。阿贝于1861年3月23日在哥廷根大学获得博士学位。[2] 在学校期间,他受到了波恩哈德·黎曼和威廉·爱德华·韦伯的影响,他们也是哥廷根七人组的成员之一。 随后他在哥廷根天文台和法兰克福物理学家协会(一个对物理和化学感兴趣的公民协会,由约翰·沃尔夫冈·冯·戈登于1824年创立,至今仍存在)完成了两项短期任务。 1863年8月8日,他获得了耶拿大学讲师的资格。1870年,他接受了耶拿大学实验物理、力学和数学副教授的合同。[1] 1871年,他娶了数学家和物理学家卡尔·斯内尔的女儿埃尔·斯内尔为妻,卡尔·斯内尔是阿贝的老师之一,他有两个女儿。 1879年,他获得了正教授的资格。 1878年,他成为耶拿天文和气象观测台的主任。1889年,他成为巴伐利亚科学与人文学院的成员。他也是撒克逊科学院的成员。1891年,他被解除了耶拿大学的教学职务。阿贝于1905年1月14日在耶拿去世。[1] 他是无神论者。[3]

2 毕生事业编辑

卡尔蔡司(1879)的显微镜用阿贝的光学仪器

刻在耶拿的恩斯特阿贝纪念馆的分辨率极限公式

1968的德国邮票

恩斯特·阿贝,在他的坟墓中得到了解脱

1866年,他成为蔡司光学工厂的研究主管。1886年,他发明了无色差透镜,这是一种既消除原色失真又消除副色失真的显微镜透镜。[4]1870年,阿贝发明了用于显微镜照明的阿贝聚光器。[4]1871年,他设计了第一台折射仪,并在1874年出版的一本小册子中描述了这一点。[4][4] 1872年,他发展了不发光物体的成像定律。[4] 同年,蔡司光学公司开始销售他的改良显微镜。1877年,蔡司光学公司开始销售具有均质浸没物镜的显微镜。1886年,蔡司光学公司开始销售复色物镜。[5] 他创造了阿贝数,这是一种测量任何透明材料的折射率随波长变化的方法。同时阿贝标准验证了了一组观察结果中存在系统趋势的假设(就分辨率而言,这个标准规定角间距不能小于波长与孔径的比值,见角分辨率)。[6] 他已经是耶拿大学的一名教授,被卡尔蔡司公司雇佣来改进光学仪器的制造工艺,而这在当时很大程度上是建立在反复试验的基础上的。

阿贝是第一个将数值孔径定义为半角的正弦值乘以填充盖玻片和前透镜之间空间的介质的折射率的人。[7]

许多人认为阿贝发现了显微镜的分辨率极限,虽然下面这个公式(发表于1873年)

           

()

在1874年由亥姆霍兹出版[8] (另一个早期出现的这一公式)。亥姆霍兹指出这一公式最初是由61年前去世的约瑟夫·刘易斯·拉格朗日推导出来的。亥姆霍兹对柏林大学教授职位的任命印象深刻,但由于与蔡司的关系,他拒绝了。[9] 阿贝属于光口径天文学家的阵营,他认为显微镜的分辨率最终受到光学孔径的限制,但他也认为,在物镜的设计中,根据应用情况,还有其他参数应该加权到孔径上。在1874年的论文《对显微镜理论和显微视觉本质的贡献》中,[9]阿贝指出显微镜的分辨率与其孔径成反比,但没有提出显微镜分辨率极限的公式。

1876年,阿贝获得蔡司提供的合作伙伴关系,并开始分享可观的利润。[9] 尽管公式 的第一个理论推导是由其他人发表的,但可以说阿贝是第一个通过实验得出这一结论的人。1878年,他为显微镜建立了第一个均质浸没系统。[4] 阿贝·蔡司合作产生的目标是理想的光线几何形状,这一目标使阿贝发现光圈并设定了微观分辨率的上限,而不是透镜的曲率和位置。阿贝第一次出版公式 是在1882年。[10] 在这份出版物中,阿贝指出,他的理论和实验研究都证实了公式 与阿贝同时代的亨利·爱德华·弗里普是阿贝和亥姆霍兹论文的英文翻译者,把他们的贡献放在了同等的地位。1884年,阿贝还完善了斐索的干涉方法。[4] 阿贝、蔡司、蔡司的儿子罗德里克·蔡司和奥托·肖特于1884年成立了詹纳·格拉斯维克·肖特&吉诺森公司。该公司最终将与蔡司光学厂合并,负责研究和生产44种最初类型的光学玻璃。[5]利用望远镜,阿贝在1895年建立了图像反转系统。[4]

为了获得高质量的物镜,阿贝对光学像差(球面像差和彗形像差)的诊断和校正做出了重要贡献,这是物镜达到公式 的分辨率极限所需要的。除了球面像差之外,阿贝还发现光学系统中的光线必须在其角度分布上具有恒定的角度放大率,才能产生衍射极限点,这一原理被称为阿贝正弦条件。[7] 因此,阿贝的计算和成就具有里程碑意义和先进性。弗里茨·塞尔尼克将其相位对比工作建立在这些计算和成就之上,并于1953年获得了诺贝尔奖。汉斯·布施利用这些计算和成就开发了电子显微镜。[9]

在与卡尔·蔡司显微镜合作中,他不仅站在光学领域的最前沿,而且也站在了劳动改革的最前沿,因为他在1900年推出了8小时工作日,以纪念他父亲的14小时工作日。[5] 此外,他还设立了一个养老基金和一个离职补偿基金。[4]1889年,恩斯特·阿贝建立并捐赠了卡尔·蔡司基金会进行科学研究。[4] 该基金会的目标是“确保经济、科学和技术的未来,并以这种方式改善员工的工作保障。”[5] 他强调,员工的成功完全取决于他们的能力和表现,而不是他们的出身、宗教信仰或政治观点。[5] 1896年,他将蔡司光学工厂重组为利润共享的合作社。[4] 他的社会观点如此受人尊重,以至于普鲁士政府把它作为一种典范,并被阿尔弗雷德·韦伯在1947年的著作《海德堡时代的史里芬》一书中将其理想化。[11]

月球上的阿贝陨石坑是以他的名字命名的。

3 文献学编辑

阿贝是光学、透镜设计和显微镜的先驱,也是他那个时代的权威。他留给我们许多关于他的发现、发明和发现的出版物。下面是他创作的出版物列表,包括谷歌图书扫描页面的许多链接。

  • Abbe, Ernst (1873). "Über einen neuen Beleuchtungsapparat am Mikroskop" [About a New Illumination Apparatus to the Microscope]. Archiv für mikroskopische Anatomie (in German). Bonn, Germany: Verlag von Max Cohen & Sohn. 9: 469–480. doi:10.1007/bf02956177.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1873). "Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung" [Contributions to the Theory of the Microscope and of Microscopic Perception]. Archiv für Mikroskopische Anatomie (in German). Bonn, Germany: Verlag von Max Cohen & Sohn. 9 (1): 413–468. doi:10.1007/BF02956173. ISSN 0176-7364. Retrieved 27 August 2010.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1874). "Neue Apparate zur Bestimmung des Brechungs und Zerstreuungsvermögens fester und flüssiger Körper" [New Equipment for Determining the Refraction and Dispersion Property of Solids and Liquids]. Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft (in German). Jena, Germany: Mauke's Verlag. 8: 96–174.CS1 maint: Unrecognized language (link)
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  • —— (1875). ——, ed. "Extracts from Dr. H. E. Fripp's Translation of Professor Abbe's Paper on the Microscope". The Monthly Microscopical Journal. London, UK: Williams & Northgate. 14: 191–201.
  • —— (1875). ——, ed. "Extracts from Dr. H. E. Fripp's Translation of Professor Abbe's Paper on the Microscope (Cont.)". The Monthly Microscopical Journal. London, UK: Williams & Northgate. 14: 245–254.
  • —— (1878). "Über mikrometrische Messung mittelst optischer Bilder" [About Micrometric Measurement by Means of Optical Images]. Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft (in German). Jena, Germany: Verlag Von Gustav Fischer: 11–17.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1878). "Über Blutkörper-Zählung" [About Counting Blood Cells]. Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft (in German). Jena, Germany: Verlag Von Gustav Fischer: 98–105.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1878). "Über die Bedingungen des Aplanatismus der Linsensysteme" [The Conditions Under Which Aplanatism of the Lens Systems]. Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft (in German). Jena, Germany: Verlag Von Gustav Fischer: 129–142.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1878). "Über die Grenzen der geometrischen Optik" [Beyond the Limits of Geometric Optics]. Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft (in German). Jena, Germany: Verlag Von Gustav Fischer: 71–109.CS1 maint: Unrecognized language (link)
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  • —— (1886). "The new microscope". S Ber Jena Ges Med. 2: 107–108.[full citation needed]
  • —— (1886). Über Verbesserungen des Mikroscope mit Hilfe neuer Arten optischen Glases [About Enhancements of the Microscope Using New Types of Optical Glass] (in German).CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1890). "Messapparate für Physiker" [Measuring Equipment for Physicists]. Zeitschrift für Instrumentenkunde (in German). 10: 446–447.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1895). Double Prism for Totally-Reflecting Refractometers. Google Patents.
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  • ——; Rudolph, P. (1897). "Anamorphotisches Linsensystem" [Anamorphic Lens System]. German Pat (in German). 99722.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • —— (1904). Gesammelte Abhandlungen [Collected Essay] (in German). 5 volumes, released from 1904 until 1940. New York, NY: Hildesheim. LCCN 94235187.CS1 maint: Unrecognized language (link)
  • ——; Lummer, Otto; Reiche, Fritz (1910). Die Lehre von der Bildentstehung im Mikroskop [The Theory of Image Formation in the Microscope] (in German). Braunschweig, Germany: F. Vieweg und Sohn. LCCN 10017693.CS1 maint: Unrecognized language (link)
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4 笔记编辑

  1. The dates of his job appointments at the University of Jena, including his appointment as director of the Jena Observatory has some uncertainty, as sources give different dates, as following. 1870: assistant lecturer on mechanics and experimental physics; 1873: associate professor; 1877: director of the Jena Observatory meteorological and astronomy departments.[12]

参考文献

  • [1]

    ^Blasius 1953,第2–3页.

  • [2]

    ^Günther 1970,第6页.

  • [3]

    ^Joseph McCabe (1945). A Biographical Dictionary of Ancient, Medieval, and Modern Freethinkers. Haldeman-Julius Publications. Retrieved 7 April 2013. He was not only a distinguished German physicist and one of the most famous inventors on the staff at the Zeiss optical works at Jena but a notable social reformer, By a generous scheme of profit-sharing he virtually handed over the great Zeiss enterprise to the workers. Abbe was an intimate friend of Haeckel and shared his atheism (or Monism). Leonard Abbot says in his life of Ferrer that Abbe had "just the same ideas and aims as Ferrer.".

  • [4]

    ^Hoiberg 2010,第11页.

  • [5]

    ^Pfeiffer 1991,第445页.

  • [6]

    ^Joint Committee of Civil Engineers, American Congress on Surveying and Mapping, and American Society for Photogrammetry and Remote Sensing 1994.

  • [7]

    ^Abbe 1881.

  • [8]

    ^Helmholtz & Fripp 1876.

  • [9]

    ^Günther 1970,第7页.

  • [10]

    ^Abbe 1883.

  • [11]

    ^Günther 1970,第9页.

  • [12]

    ^Debus 等人 1968,第2页.

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