Alejandro Alekseevich Lebedev | ||||||||||||
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Estudiante de San Petersburgo - Universidad de Petrogrado A. A. Lebedev (1911-1916) | ||||||||||||
Fecha de nacimiento | 26 de noviembre de 1893 | |||||||||||
Lugar de nacimiento |
Ponevezh , Gobernación de Kovno , Imperio Ruso |
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Fecha de muerte | 15 de marzo de 1969 (75 años) | |||||||||||
Un lugar de muerte | Leningrado , RSFS de Rusia , URSS | |||||||||||
País | ||||||||||||
Esfera científica | óptica física , física del vidrio | |||||||||||
Lugar de trabajo | GOI , Universidad Estatal de Leningrado nombrada en honor a A. A. Zhdanov | |||||||||||
alma mater | Universidad de Petrogrado | |||||||||||
Titulo academico | Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas ( 1935 ) | |||||||||||
Título académico | Académico de la Academia de Ciencias de la URSS ( 1943 ) | |||||||||||
Premios y premios |
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Alexander Alekseevich Lebedev ( 14 de noviembre [26] de 1893 , Ponevezh , provincia de Kovno , Imperio Ruso - 15 de marzo de 1969 , Leningrado , URSS ) - Físico ruso, soviético, especialista en el campo de la óptica aplicada y electrónica, óptica atmosférica e hidroóptica, tecnología láser, teoría del estado vítreo, estudio de las propiedades y estructura de los vidrios, radiación cósmica. Héroe del Trabajo Socialista . Laureado del Premio Lenin .
Nacido el 14 (26) de noviembre de 1893 [1] en Ponevezh (ahora Panevezys , Lituania ) en la familia de Alexei Stepanovich Lebedev, director y profesor de física en la escuela real de Ponevezh . El ejemplo de un padre, un maestro talentoso , que supo cautivar a la materia, a la que en gran medida servían los experimentos físicos que demostraba durante las clases, predeterminó la elección de su hijo [2] .
Aquí hay una lista lejos de ser completa de las áreas científicas en las que se ocupó A. A. Lebedev, y que surgieron y se desarrollaron en los laboratorios dirigidos por él:
En el momento en que A. A. Lebedev llegó a la ciencia, los experimentos de R. Milliken para determinar las cargas del electrón atrajeron la atención de los físicos . La búsqueda de su valor se llevó a cabo comparando la tasa de caída de las gotas de aceite cargadas entre las placas del condensador de aire en presencia de un campo eléctrico y sin él. La tasa de caída de bolas sólidas en un líquido sin campo, únicamente bajo la acción de la gravedad, se expresa mediante la ley de J. Stokes . La confirmación experimental de esta ley para la caída de bolas líquidas formó la base de la tesis de A. A. Lebedev; Alexander Alekseevich volvió a la fórmula de J. Stokes casi veinte años después, mientras estudiaba el tamaño de las gotas de agua en nieblas naturales y artificiales [2] [4] .
La Primera Guerra Mundial puso a Rusia ante la necesidad más urgente de obtener vidrio óptico doméstico, anteriormente suministrado desde Alemania por la empresa Carl Zeiss . A la izquierda en la universidad después de la graduación, en el mismo 1916, A. A. Lebedev, por sugerencia del profesor D. S. Rozhdestvensky , estudió el efecto del tratamiento térmico en las propiedades de los vidrios, inicialmente en el Instituto de Física de la Universidad y luego en el laboratorio. del taller de fundición de vidrio óptico, creado en la Fábrica de Porcelana de Petrogrado. En 1925, A. A. Lebedev se incluyó en el grupo de investigadores que había estado trabajando bajo la dirección de N. N. Kachalov desde 1914, con la participación de I. V. Grebenshchikov , en algunas etapas también: la junta, que incluía a N. S. Kurnakov , V E. Tishchenko y V. E. Grum-Grzhimailo y otros científicos. A. I. Tudorovsky, I. V. Obreimov , A. I. Stozharov, V. A. Fok y otros científicos trabajaron en el grupo. En 1926 se obtuvo el primer vidrio óptico nacional y en 1927 la URSS pudo negarse a importarlo. [2] [5] [6] [7]
En la planta de vidrio óptico, desarrolló un método para determinar rápidamente el índice de refracción de los vidrios durante la fusión, lo que hizo posible introducir cambios en la carga del vidrio durante la fusión y, por lo tanto, aumentar la precisión de reproducción de las constantes ópticas requeridas por un factor de diez; se desarrollaron el modo de recocido y el diseño de hornos de recocido; Se investigó la influencia del enfriamiento en la estabilidad térmica de los klingers y se llevaron a cabo otros trabajos. Se encontró que durante el calentamiento o enfriamiento lento en el intervalo de recocido, el vidrio pasa a través de una serie continua de estados de equilibrio, que también se pueden obtener apagando el vidrio enfriado. Como resultado de estos trabajos, la visión sobre el papel del recocido del vidrio óptico ha sufrido un cambio significativo.
Estos trabajos también indicaron la necesidad de reconsiderar la naturaleza del estado vítreo de la materia. [5] [8]
En 1930-1931, A. A. Lebedev estuvo en Inglaterra durante nueve meses en una pasantía en el Laboratorio Faraday bajo la dirección del profesor W. Bragg (Laboratorio de Investigación Davy Faraday de la Institución Real de Gran Bretaña, Londres). Poco antes se publicaron los trabajos de J. P. Thomson y A. Reid que mostraban la existencia de la difracción de electrones [9] . A. A. Lebedev propuso un esquema original que implicaba enfocar una placa fotográfica mediante un campo magnético de haces de electrones difractados en un cristal. Como dijo más tarde el propio A. A. Lebedev, cuando un día J. Chadwick , que entró en el laboratorio, fue informado de esta idea suya, este, tras pensarlo un poco, declaró: “Nada saldrá de esto”. Seis meses después, Nature publicó un artículo de A. A. Lebedev que describía un experimento en el que se enfocaban haces de electrones con una lente magnética con una exposición de varios segundos. [2] [10]
Este verano, bajo mi liderazgo, un grupo de empleados del Instituto Óptico realizó una expedición al Monte Elbrus, donde se trabajó para determinar la transparencia de las nubes para diferentes partes del espectro, para medir la intensidad de la radiación solar en el extremo parte infrarroja del espectro (400 micras), para cambiar la intensidad de la línea verde del cielo durante la noche y el crepúsculo y determinando el brillo del cielo durante el crepúsculo. Se publicó un informe sobre estos trabajos en la colección de trabajos de la Expedición Elbrus de la Academia de Ciencias de la URSS en 1934-1935. — A. A. Lebedev. Autobiografía [5] [11]
En la Expedición Científica del Complejo Elbrus (EKNE) de la Academia de Ciencias de la URSS en 1934, encabezada por A. A. Lebedev, los empleados del Instituto Estatal de Óptica G. V. Pokrovsky, S. S. Krivich y V. G. Vafiadi estaban ocupados estudiando la radiación solar en la región espectral 100 -1000 nm, I. A. Khvostikov estudió el brillo de la línea verde de 557,7 nm en el espectro de emisión del cielo nocturno, y el propio A. A. Lebedev con P. Ya. Bokin, E. M. Brumberg y V. I. Chernyaev realizaron un estudio exhaustivo de las propiedades ópticas de las nieblas (para Alexander Alekseevich, estos estudios fueron un regreso al tema de su tesis). El máximo nocturno de la línea verde, descubierto por I. A. Khvostikov, recibió una explicación encontrada por él y A. A. Lebedev y basada en las disposiciones de la teoría de Chapman [12] .
La historia del desarrollo de la "hipótesis del cristalito" habla de las cualidades de un investigador reflexivo, que tiene la flexibilidad mental y la capacidad de reevaluar puntos de vista, teniendo en cuenta las opiniones de otros investigadores.
A. A. Lebedev en 1921, incluso antes del advenimiento del análisis de difracción de rayos X de sustancias o líquidos vítreos, basado en su estudio de la dependencia de las propiedades ópticas de los vidrios con la temperatura, sugirió la presencia de formaciones microcristalinas en el vidrio: cristalitos. El científico llegó a la suposición de un amorfismo incompleto, microheterogeneidad de la estructura del vidrio, que incluye hasta un 70% de sílice, interpretando este último como una posible razón de la presencia de sus trazas polimórficas en forma de diminutos granos sin hervir o cristalizados [13] .
En 1931, A. A. Lebedev organizó un grupo de análisis de difracción de rayos X en su laboratorio. En 1936, los estudios de sus alumnos, E. A. Poray-Koshits y N. N. Valenkov, así como el trabajo de algunos científicos extranjeros, parecían confirmar la hipótesis de los cristalitos. Pero al mismo tiempo, se hicieron suposiciones sobre la falta de homogeneidad química de la estructura del vidrio, lo que no nos permitió hablar sobre la formación de cristales de cualquier tamaño suficiente en el vidrio, lo que confirma la periodicidad de su estructura: los "cristalitos" descubiertos fueron de tamaño muy pequeño (del orden de una a una y media celdas unitarias).
En 1946, A. A. Lebedev y E. A. Poray-Koshits realizaron un estudio que se suponía que era otro paso hacia la comprensión de la estructura de los vidrios. En 1955, A. A. Lebedev, basándose en los resultados de este y otros estudios, sugirió una combinación de cristalitos y regiones desordenadas en la estructura del vidrio. Para estar de acuerdo con la hipótesis, era necesario aceptar la suposición no solo de la distorsión de la red, sino también de la conexión continua de los cristales a través de sus secciones exteriores más distorsionadas, con una transición a un entorno continuo desordenado. Esto redujo el concepto mismo de "cristalita" a un aspecto alegórico, lo que finalmente sacudió los cimientos mismos de la hipótesis [14] [15] [16] [17] .
Uno de los posibles factores para confirmar la hipótesis fue un intento de conciliar los supuestos sobre la posible diferenciación de los cristales líquidos con las ideas sobre la lixiviación selectiva de los vidrios. R. L. Muller , teniendo en cuenta los resultados de su investigación conjunta con S. A. Shchukarev , basada en el estudio de las propiedades eléctricas de los vidrios, propuso separar los fundidos de álcali-borato y silicato formadores de vidrio en formas de estructura polares y no polares [18 ] [19] [20] .
En la década de 1960, la pregunta se desarrolló nuevamente en los estudios de los empleados de A. A. Lebedev. Las representaciones de esta teoría han encontrado aplicación en los estudios espectrales de V. A. Florinskaya, en los datos de L. I. Demkina, sobre la dependencia de los índices de refracción de los vidrios en su composición [2] [21] [22] .
E. A. Porai-Koshits señala que su “culminación” fue el punto de decisión del simposio de 1971 dedicado al 50 aniversario de la hipótesis de los cristalitos, que planteó el hecho de que ningún método moderno permite observar cristalitos en vidrios [23] [24 ] .
Sin embargo, la historia de la hipótesis no termina ahí. En 1972-1973, después de que se revelara la naturaleza de la estructura químicamente no homogénea de los vidrios, J. H. Konnert y colaboradores, en un nuevo nivel de enfoque de modelado matemático y experimental, la idea de A. A. Lebedev de los cristales se reprodujo en forma de “modelo cuasi-cristalino” . Pero sobre la base de las mismas ideas, por paradójico que parezca a primera vista, los partidarios de la idea de W. Zahariasen de una "cuadrícula aleatoria" - R. J. Bell y P. Dean - también construyeron sus pruebas. El motivo de este tipo de contradicción lo revela E. A. Porai-Koshits, quien lo ve en un error meteorológico causado por la influencia de las posiciones iniciales en el resultado: los autores buscan información sobre la estructura del vidrio más allá de los límites del corto -orden de rango utilizando el método RBU (dispersión de rayos X de ángulo grande) y CRR (curva de distribución radial). Mientras tanto, allá por 1959, en un informe en la III Conferencia de toda la Unión sobre el estado vítreo, E. A. Porai-Koshits mostró que los CRR no proporcionan información que no esté incluida en las curvas de intensidad de RAS, sino que las curvas de intensidad de RAS (scattering). en ángulos pequeños), capaz de dar tal información, no se muestra.
La pregunta sigue abierta - de lo anterior, podemos concluir: es demasiado pronto para poner fin a la controversia sobre la legitimidad de la hipótesis del cristalito (llamémosla así por ahora), a pesar de las declaraciones categóricas de sus partidarios y opositores - volvieron a él y seguirán volviendo... [24] [25] [26] .
En la década de 1930, A. A. Lebedev desarrolló un nuevo método para estudiar la estructura de los polvos mediante el enfoque de electrones. Posteriormente, varios empleados bajo su liderazgo llevaron a cabo el estudio de las transformaciones en vidrios. De estos trabajos, cabe destacar el trabajo de Stozharov, que provocó la aparición de una serie de estudios sobre el mismo tema en el extranjero, y el trabajo de Tudorovskaya, que descubrió la existencia de transformaciones a temperaturas más bajas [5] .
N. A. Tudorovskaya y A. G. Vlasov también estudiaron la estructura del vidrio por métodos ópticos bajo la dirección de Alexander Alekseevich.
El método basado en la difracción de electrones, desarrollado por A. A. Lebedev en 1930, proporcionó nuevos medios para estudiar la materia. En 1934, se comenzó a trabajar en la creación de elementos ópticos electrónicos de un microscopio electrónico, cuya primera muestra de laboratorio se reunió en el Instituto Estatal de Óptica . En 1940, su resolución era de 40 nm. El prototipo del primer microscopio electrónico doméstico fue creado en 1943. Este modelo formó la base del primer lote de dispositivos, que ya se lanzó en 1946, y estaba dotado de la capacidad de aumentar 25.000 veces a una resolución de 100 Å. En 1946, el GOI produjo una serie de microscopios con una resolución de 10 nm. Y desde 1949, finalmente se estableció la producción industrial del microscopio electrónico EM-3. Las modificaciones posteriores han encontrado una amplia aplicación en varios campos de la investigación y la práctica científica. Por este desarrollo, A. A. Lebedev, V. N. Verntsner y N. G. Zandin recibieron el Premio Stalin de segundo grado.
Durante la Segunda Guerra Mundial , A. A. Lebedev inició una técnica que implicaba cálculos preliminares completos en el desarrollo de sistemas ópticos electrónicos, basados en la experiencia de la óptica de la luz. Este enfoque fue desarrollado en el grupo teórico de A. G. Vlasov para el cálculo de convertidores electrón-ópticos; este método fue aplicado por O. I. Seman, Yu. V. Vorobyov y otros al cálculo de sistemas microscópicos electrónicos.En la actualidad, este método se ha vuelto ampliamente utilizado debido al desarrollo de la tecnología informática.
A fines de la década de 1920, por sugerencia de D. S. Rozhdestvensky, A. A. Lebedev, junto con M. F. Romanova, comenzaron un trabajo de importancia internacional para medir el estándar nacional de longitud, el metro, en longitudes de onda de luz. A. A. Lebedev propuso un nuevo método de comparación de interferencias, que era superior en su perfección y conveniencia a la experiencia de Michelson , los métodos de Sears and Barrel. Se redujo el número de estándares intermedios de este método, lo que redujo el componente de su error total, y esto, a su vez, da un pequeño número de transiciones de un estándar más pequeño a uno más grande. Este trabajo fue completado por M. F. Romanova en el laboratorio óptico del Instituto de Investigación de Metrología de toda Rusia de D. I. Mendeleev, donde se almacena este estándar nacional [2] .
Para medir pequeñas diferencias en el índice de refracción en áreas cercanas de muestras experimentales: estrías y todo tipo de heterogeneidades microscópicas en vidrios y cristales, A. A. Lebedev y uno de sus primeros alumnos A. G. Samartsev ensamblaron el primer interferómetro de polarización. Este dispositivo fue utilizado en el estudio de lentes ópticos por N. A. Tudorovskaya. Después de la publicación de un artículo sobre este dispositivo, se fabricaron y utilizaron dispositivos similares en el Instituto Óptico de París [2] .
Luego, incluso antes de la invención del radar, bajo el liderazgo de A. A. Lebedev, se crearon y probaron en el campo telémetros de luz. Posteriormente, se desarrollaron métodos de interferencia para la modulación de luz de alta frecuencia y se incrementó significativamente la resolución de los detectores de luz. La aparición de generadores cuánticos ópticos dio un nuevo impulso al desarrollo de esta dirección. Los telémetros láser se crearon en poco tiempo, y ya en 1965 en la Feria de Leipzig, se demostró el primer telémetro del mundo con una fuente de radiación basada en arseniuro de galio, creado por A.A. Lebedev y sus colaboradores.
En la década de 1940, se desarrolló un nuevo tipo de interferómetro, uno polarizador, que inmediatamente encontró aplicación en mineralogía, así como en estudios de pequeños cambios en el índice de refracción de vidrios (el trabajo de Tudorovskaya para estudiar la difusión de sales durante la electrólisis, el trabajo de Samartseva) y en otros casos. A. A. Lebedev calculó un prisma polarizador que permite el uso de ambos haces polarizados, lo que brinda una reducción significativa en la pérdida de luz: el efecto se usó para usar capacitores Kerr (en televisión). Bajo la dirección del científico N. F. Timofeeva, estudió la influencia de las capas superficiales de vidrio en el coeficiente de reflexión, como resultado se encontró la posibilidad de una reducción notable (5 veces) de las pérdidas en los sistemas ópticos debido a la reflexión. .
Una parte significativa de la investigación llevada a cabo bajo la dirección de A. A. Lebedev está relacionada con el desarrollo de sistemas ópticos electrónicos. Se le considera justificadamente el jefe de la escuela soviética de óptica electrónica [8] .
Antes del nacimiento de la localización óptica, en 1933, S. I. Vavilov , quien en ese momento estaba a cargo del GOI, y A. A. Lebedev comenzaron el desarrollo de un instrumento que permitía medir la distancia por el tiempo que tardaba la luz en viajar. a traves de. S. I. Vavilov propuso basar dicho telémetro en el esquema de E. Gaviola , implementado por Carlus y Mittelstedt. Pero este principio tenía ciertas desventajas, consistentes en una gran pérdida de luz al pasar por las células de Kerr , utilizadas para modular (interrumpir) la luz. Alexander Alekseevich propuso un nuevo tipo de modulador: la interferencia. El interferómetro de Michelson era muy sensible al entorno y las cargas, lo que lo hacía inadecuado para las condiciones de campo: el modulador de interferencia de A. A. Lebedev era más estable y móvil en este sentido: soportó el transporte en carreteras en mal estado sin violar la alineación. Las primeras pruebas dieron una precisión de medición de distancia de 3,5 km ± 2-3 m Este fue el comienzo de la ubicación óptica: los primeros radares aparecieron mucho más tarde.
La primera prueba del prototipo de telémetro ligero tuvo lugar en 1936. Este trabajo marcó el comienzo de la localización óptica [2] [8] .
Los fabricantes han notado durante mucho tiempo que las piezas ópticas fabricadas varios años antes se desempeñaban mejor en la medición de control que las nuevas del mismo tipo. Sin embargo, la ligera higroscopicidad del vidrio afectó el índice de refracción de su capa superficial. Los flujos de luz reflejados por dos límites (aire - capa superficial y capa superficial - vidrio) interfieren: la luz reflejada se debilita y la luz transmitida aumenta, la transparencia del sistema aumenta. La interpretación correcta de este fenómeno fue dada por A. A. Lebedev.
Para confirmar esta hipótesis, Alexander Alekseevich propuso reproducir capas superficiales sobre vidrio pulido. El método de polarización (según Drude ) evaluó las características ópticas de la luz reflejada, lo que dio indicaciones de refracción y absorción de la capa superficial. La hipótesis fue confirmada.
Esta comprensión de la naturaleza física del fenómeno fue utilizada por A. A. Lebedev y sus colegas (N. F. Timofeeva y A. G. Vlasov), quienes llegaron al desarrollo de los principios de la iluminación óptica junto con los investigadores del grupo de I. V. Grebenshchikov (T. A. Favorskaya , V. G. Voano, T. N. Krylova , S. M. Kurovskoy y N. V. Suykovskaya), desde mediados de la década de 1920, se dedican a la química de procesos que contribuyen a aumentar la transparencia de las partes ópticas: iluminación de la capa superficial. Sobre la base de estos estudios, a principios de la década de 1930, se obtuvieron las primeras piezas ópticas con superficies antirreflejos, la fabricación de instrumentos ópticos del país fue la primera en el mundo en aplicar el método de antirreflejos ópticos [2] [27] [28] .
Alexander Alekseevich sentó las bases para la dirección de la investigación dedicada a la termografía. Bajo su liderazgo, se crearon dispositivos optoelectrónicos que permiten observar en la pantalla de un tubo de rayos catódicos o con la ayuda de un dispositivo indicador los cambios y la falta de homogeneidad de la temperatura de una superficie arbitraria. La cámara termográfica, debido a su sensibilidad, permite registrar diferencias de décimas e incluso centésimas de grado dentro de la temperatura ambiente normal. Estos dispositivos son ampliamente utilizados en medicina (diagnóstico), en varios procesos de producción, en la práctica de investigación.
Investigando la radiación de descargas eléctricas de gas desde 1950, A. A. Lebedev, sus alumnos y colaboradores (M. P. Vanyukov, B. A. Ermakov , L. D. Khazov, A. A. Mak , A. D. Starikov , Yu. V. Popov y otros) comenzaron en 1962 a realizar investigaciones fundamentales en el campo de la tecnología láser. Desarrollaron y pronto crearon el primer telémetro de pulsos láser en rubí, al mismo tiempo, el primer telémetro de fase en arseniuro de galio. Estos trabajos, como la mayoría de los otros, se llevaron a cabo en estrecho contacto con organizaciones de investigación y empresas de fabricación, lo que aseguró la rápida introducción de nuevos desarrollos en la industria [8] .
A. A. Lebedev es uno de los físicos experimentales soviéticos más notables... El trabajo de A. A. Lebedev sobre el recocido es bien conocido en el extranjero y con razón puede llamarse clásico. Para estudiar los rayos X, se construyó en el laboratorio de A. A. Lebedev un nuevo tipo de espectrógrafo de rayos X con alta luminosidad y poder de resolución, y se llevaron a cabo varios estudios sobre la naturaleza del vidrio.
La característica principal de la mayor parte del trabajo de defensa del laboratorio de A. A. Lebedev es la originalidad y el ingenio de los principios. Además, se caracterizan por una combinación de elementos heterogéneos (por ejemplo, la óptica y la electricidad) y una habilidad excepcional para superar las dificultades.
Muy pocos físicos soviéticos y extranjeros pueden compararse con A. A. Lebedev en el arte de los experimentos difíciles y precisos.- De la revisión del académico S. I. Vavilov. 15 de mayo de 1943 [29]
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