Аббе, Эрнст 4

• 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

---

Упомянутая работа Аббе явилась развитием исследований К.Ф.Гаусса по применению метода бесконечно малых квадратов в теории измерений. Аббе установил, что значение результатов измерений зависит от предположения, что с одной стороны, предложенная математическая функция выражает истинный закон зависимости для соответствующих однозначно определяющихся элементов... а с другой стороны, эмпирически заданные отдельные значения содержат лишь случайные ошибки наблюдений. Если суммировать обе предпосылки, то получается требование: разницы, остающиеся после выбора подходящих констант, объясняются исключительно случайными ошибками измерений. После этого Аббе решает найти закономерности, на основании которых, если имеется какая-то система разниц между результатами наблюдений и расчетными значениями величины, может быть определена вероятность, выраженная в числах, которая говорит о том, что эти разницы возникли только из случайных ошибок наблюдений. Критерием сказанного Аббе считает полученное им отношение

$\mu ={\frac {\vartheta }{\Delta }}$ ,

где

$\vartheta = 2 (X_1 X_2 + X_2 X_3 + X_3 X_4 + ... + X_n X_{n+1})$ ,

$\Delta = X_1^2 + X_2^2 + X_3^2 + ... + X_n^2$

где $\mu$ - критерий Аббе; $X$ - ошибки наблюдений.

Анализируя это соотношение, Аббе пишет: Ошибки случайного происхождения относительно часто бывают в тех системах, для которых m = 2, и относительно редко для таких, где это отношение значительно отличается от 2 и приближается к пределам 0 или 4. Интересно отметить, что в современной специальной литературе сохранился этот критерий, который называется критерием случайности Аббе-Гельмерта.

Упомянутая работа Аббе получила высокую оценку М. Зеебека, а сам Аббе 12 августа 1863 г. получил диплом магистра.

Во время жизни во Франкфурте у Аббе появилось много друзей и знакомых, которые впоследствии оказались ему весьма полезны. Он познакомился с доктором медицины Валлахом, с которым часто вел диспуты на философские темы. Среди друзей и знакомых Аббе были: астроном Лорей, доктор Рейс, математик доктор Крайльсхейм, Харольд Шютц и др.

Восхождение

Осенью 1863 г. Аббе возвращается в Йену, где получает должность приват-доцента в Йенском университете. В этом городе Аббе суждено было прожить большую часть жизни - 35 лет, этому городу имя Аббе принесло мировую славу.

В стенах университета Аббе встречается с крупнейшими учеными Германии: профессором физики К. Снеллем, профессором философии Г. Фишером, известным физиком М. Зеебеком. В 1870 г. Аббе становится экстраординарным, а в 1878 г. - ординарным профессором Йенского университета.

В начале своей педагогической деятельности Аббе читал отдельные курсы по математике, физике, механике, измерительным инструментам. Позднее все свое внимание он уделил курсу оптики. Так, по теории оптических приборов Аббе прочитал за период 1869-1891 гг. 11 курсов лекций. Он читал также специальные курсы по аналитической и математической оптике, а также по технике оптического эксперимента.

Интересно отметить, что на протяжении всей своей преподавательской деятельности Аббе старался воспитать для фирмы Цейсса таких сотрудников, которые были бы способны применять полученные знания в своей практической деятельности. Сохранилось письмо, написанное Аббе 13 мая 1884 г. своему ученику Зигфриду Чапскому. В этом письме Аббе перечисляет те данные, которыми должен обладать, по его мнению, будущий научный сотрудник:

Во-первых, для самостоятельной работы нужно уметь самому ставить перед собой задачи и создавать вспомогательные средства для их решения. Руководствуясь одними лишь традиционными правилами и указаниями со стороны, невозможно уйти далеко, ибо задачи слишком разнообразны и постоянно меняются.

Во-вторых, необходим живой контакт с практикой, который, разумеется, может быть приобретен только в результате длительного опыта. Нужно знать, какими средствами располагает техника, чтобы достичь того, что теория показывает как принципиально возможное; нужно знать, к чему способна техника и что она не позволяет реализовать.

В своих воспоминаниях о лекциях Аббе знаменитый физик Отто Луммер в начале XX в. писал:

Аббе редко доводил до конца свой теоретический курс лекций. Тем больше была его радость в том случае, когда он получал возможность ознакомить со своими теориями круг лиц, разбирающихся в этих вопросах... Рука об руку с чисто теоретическими лекциями шло ознакомление с практической оптикой и экспериментальными подтверждениями теории Аббе об образовании изображений от несамосветящихся объектов... Аббе сам лично демонстрировал неподобие изображения микрообъектов при искусственном диафрагмировании. Это было великолепное время!.

У Аббе были тесные дружеские связи с профессором физики Карлом Снеллем. В 1871 г. Аббе женился на дочери Снелля - Эльзе.

Период жизни Аббе с 1866 по 1889 г. связан с деятельностью известного немецкого механика и оптика Карла Цейсса. С самого начала организации в 1846 г. своей фирмы Карл Цейсс старался претворить в жизнь идею основывать практическое конструирование микроскопов целиком на научной теории и поставить под ее строгий контроль все их изготовление.

Карл Цейсс

В 1847 г. Цейсс публикует в Ботанической газете объявление о продаже микроскопов с тремя увеличениями в 15х, 30х и 120х. Клиентами Цейсса были в то время профессор ботаники Якоб Маттиас Шлейден (один из основоположников клеточной теории), профессор Е. Шмидт, доктор Хесслинг, профессор Снелль и др.

На протяжении многих лет профессор Шлейден был одним из основных заказчиков микроскопов у Цейсса. Да и сама идея производства микроскопов на предприятии Цейсса принадлежит Шлейдену. Этот ученый по достоинству оценил качество и возможности цейссовских микроскопов и дал им путевку в жизнь.

Постепенно микроскопы Цейсса получили признание и распространение в широких кругах специалистов. Один из первых сотрудников Цейсса, Август Лебер достиг поразительных успехов в деле шлифовки и изготовлении линз. При этом он пользовался методом Й. Фраунгофера: для контроля качества обработки поверхностей линз использовал пробное стекло, а для измерения радиусов кривизны линз - сферометр, конструкция которого была предложена Георгом Рейхенбахом в начале XIX в. Использование пробного стекла для контроля поверхностей линз посредством наблюдения интерференционных "колец Ньютона" являлось надежной гарантией контроля качества обрабатываемых линз.

Рис.1. Простой микроскоп, изготовленный на фирме "Карл Цейсс" в 1847 г. (а) и сложный микроскоп, выпущенный фирмой "Карл Цейсс" в 1860 г. (б)

Первыми микроскопами, которые изготавливались на фирме Цейсса, были простые микроскопы (рис. 1,а). Эти микроскопы содержали только одну линзу и устанавливались прямо на футляр для хранения с помощью специальных салазок, передвигающихся вдоль направляющих. В комплект микроскопа входило, как правило, три-четыре сменные линзы (для получения различных увеличений). Наводка на резкость осуществлялась посредством ходового винта, связанного с оправой линзы.

В 1858 г. Цейсс предпринял первую попытку создать сложный микроскоп (рис. 1,б), состоящий из двухлинзового объектива, коллективной линзы и двухлинзового окуляра. В микроскопе была применена система освещения, предложенная самим Цейссом. В 1861 г. в мастерской Цейсса выпускалось уже шесть типов сложных микроскопов. В период с 1846 по 1866 г. предприятие Цейсса изготовило 1000 таких микроскопов.

Число сотрудников Цейсса быстро росло и увеличилось с 10 человек в 1850 г. до 1600 - в 1905 г. Часть сотрудников поступила на работу в фирму после окончания Йенского университета, с которым у фирмы Цейсса установился тесный контакт. Для работы в своей мастерской Цейсс стремился привлечь наиболее одаренных людей. В 1854 г. к нему поступил на работу известный в Йене математик Ф. Б. Барфус. В это время на мировом рынке появились микроскопы с иммерсионными объективами, выпускаемые всемирно известной парижской фирмой "Гартнак". На первых порах Цейсс столкнулся со значительными трудностями в изготовлении иммерсионных объективов. Неудача в изготовлении этих объективов еще раз привела Цейсса к мысли о необходимости привлечения к работе хорошего научного сотрудника, способного оказать действенную помощь в расчете оптических систем микроскопов. Таким сотрудником стал Эрнст Аббе.

В первый год своей работы у Цейсса Аббе пытался перестроить производство оптических инструментов на научной основе. Создававшиеся до того оптические приборы изготовлялись с использованием эмпирических методов.

О необходимости перехода от эмпирических методов к теоретическим расчетам, предварявшим создание того или иного оптического прибора, Аббе в 1873 г. писал:

В руководствах но получению микроизображений лишь случайно затрагивается тот факт, что конструирование микроскопа и его постоянное усовершенствование было и остается до сих пор почти исключительно делом эмпирики, удачного и продолжительного экспериментирования опытного практика. Иногда, впрочем, ставится вопрос, почему теория, позволяющая с достаточной точностью предсказать особенности функционирования готовых микроскопов, не может одновременно использоваться при их конструировании, т.е. почему не удается изготавливать по теоретически разработанным правилам оптические инструменты этого типа, так же, как, например, со времен Фраунгофера обстоит дело со зрительными трубами, а в последнее время - с оптическими объективами фотографических камер. Причину продолжительного использования эмпирических методов в общем случае ищут в технических трудностях, связанных с изготовлением приборов. Ошибочно предполагают, что невозможно с требуемой точностью выдержать при создании объективов микроскопов предписанные размеры для отдельных элементов их конструкции.

И далее:

Внимательный учет научных и технических вспомогательных средств, находящихся в распоряжении практической оптики, а также обсуждение в ходе теоретической дискуссии различных трудностей и решающих условий привели к подтвержденному конечным успехом убеждению, что при теперешнем состоянии оптической техники изготовление линз и линзовых систем с предписанными размерами всех элементов и с гарантирующей высокое качество точностью не является делом более трудным, а скорее более легким, чем удовлетворение другим требованиям, предъявляемым в каждом конкретном случае.

Аббе показал, что разрешающая способность микроскопов не беспредельна: она ограничена волновой природой света. Поэтому нельзя разглядеть в микроскоп объект, размеры которого меньше половины длины световой волны (т.е. меньше 0,25 мкм). Но даже для достижения указанного предела нужно было научиться рассчитывать оптическую систему микроскопа, свободную от многочисленных аберраций (ошибок), которыми эта система обладает. В решении этих: вопросов Аббе достиг блестящих результатов.

Открытый Аббе в 1870 г. "закон синусов" сыграл огромную роль в развитии научных методов расчета оптических систем. При несоблюдении этого закона точки предмета, близко расположенные к оптической оси, изображались нерезко.

Выполненные Аббе в 1871-1873 гг. работы позволили создавать объективы микроскопов на основе строгих расчетов. Микроскопы, выпускавшиеся фирмой Цейсса, стали лучшими микроскопами в мире. Вспоминая впоследствии об этом периоде своей жизни, Аббе писал:

Вот уже в течение некоторого времени микроскопические системы, отвечающие до известной степени современным требованиям, от начала до конца изготавливаются согласно теоретическим предписаниям.

При этом параметры рассматриваемых устройств рассчитываются на основе точного исследования применяемых материалов вплоть до последних подробностей: каждого закругления, каждой оптической толщины, каждого светового диаметра линзы. В результате совершенно исключается эмпирический подход. Для каждого подлежащего обработке стекла прежде всего с помощью спектрометра определяются оптические константы для пробной призмы... Отдельные элементы конструкции изготавливаются согласно предписанным размерам с возможно более высокой точностью. Затем производится сборка конструкции. Только в случае сильных объективов один параметр конструкции (расстояние между линзами) до настоящего времени остается изменяющимся, для того чтобы можно было вновь компенсировать неизбежные незначительные погрешности работы.

В 1876 г. фирма Цейсса отмечала выпуск 3000-ного микроскопа. В том же году Аббе, согласно заключенному с ним контракту, стал равноправным участником этой фирмы. Однако Аббе не был полностью удовлетворен достигнутыми результатами.

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