Hendrik Antoon Lorentz
Rođenje	18. srpnja 1853. Arnhem , Gelderland , Nizozemska
Smrt	4. velja?e 1928. Haarlem , Sjeverna Nizozemska , Nizozemska
Dr?avljanstvo	Nizozemac
Polje	Fizika
Institucija	Sveu?ili?te u Leidenu
Alma mater	Sveu?ili?te u Leidenu
Akademski mentor	Pieter Rijke
Poznat po	Lorentzove transformacije , Lorentzov faktor , Lorentzov plin , Lorentzov triplet , Lorentzova sila , Lorentzov broj Lorentzov model
Istaknute nagrade	Nobelova nagrada za fiziku ( 1902. ) Copleyeva medalja (1918.)
Portal o ?ivotopisima

Hendrik Antoon Lorentz ( Arnhem , Gelderland , Nizozemska , 18. srpnja 1853. - Haarlem , Sjeverna Nizozemska , Nizozemska , 4. velja?e 1928. ), nizozemski teorijski fizi?ar. Diplomirao (1871.) matematiku i fiziku i u 22. godini ?ivota doktorirao (1875.) na Sveu?ili?tu u Leidenu disertacijom o refleksiji i lomu svjetlosti ( refrakcija ). Sveu?ili?nu i istra?iva?ku karijeru proveo je u Leidenu, a od 1923. vodio je i istra?iva?ki institut u Haarlemu. Izveo je transformacijske relacije koordinata između koordinatnih sustava koji se gibaju velikim brzinama ( Lorentzove transformacije ). Primio drugu po redu Nobelovu nagradu iz fizike 1902. (s P. Zeemanom ) za otkri?e i klasi?ni izra?un cijepanja singletnih spektralnih linija u tri linije ( Lorentzov triplet ) kada se atom nalazi u vanjskome magnetskom polju (takozvani normalni Zeemanov u?inak ). Po njem je nazvan krater na Mjesecu ( Lorentz (krater) ). ^[1]

?ivotopis [ uredi | uredi kod ]

U svojim teorijskim radovima Lorentz je objasnio gotovo sve elektromagnetske pojave poznate u to doba. Izvorno je primijenio Maxwellove jednad?be na samo jedno elektromagnetsko polje u praznome prostoru ( eteru , kako se u to doba smatralo), ?to ga stvaraju takozvani atomski elektri?ni naboji ( elektroni i ioni ). Iznimka je bio slavni Michelson-Morleyjev pokus i njegov nulti rezultat (nepostojanje etera), koji se bez dodatnih pretpostavki ( postulata ) nije mogao objasniti. Lorentzova teorija (model) elektronske strukture tvari na razini atomskih veli?ina urodila je elektrodinami?kim posljedicama: Lorentz-Fitzgeraldovom kontrakcijom duljine tijela u smjeru gibanja za opa?a?a u mirovanju. Maxwellove jednad?be u praznome prostoru po Lorentzu vrijede za posebni koordinatni sustav koji se od ostalih razlikuje svojim stanjem mirovanja. Lorentz je također istra?ivao binarne smjese plinova, kod kojih je masa molekule jednoga mnogo ve?a od mase molekule drugoga plina. Rezultate je primijenio na slobodne elektrone u metalu ( Lorentzov elektronski plin ), ?to je prete?a savr?enijemu Fermijevu modelu elektronskoga plina. Prvi je izra?unao ?irenje interferencijskih maksimuma pri ogibu svjetlosti u kristalima ( Lorentzov faktor ). Lorentz je također otkrio da je za mnoge metale omjer toplinske provodnosti λ i elektri?ne provodnosti σ pribli?no isti i da se sporo mijenja s apsolutnom temperaturom T ( Lorentzov broj L = (λ/σ)· T ).

Rani ?ivot [ uredi | uredi kod ]

H. A. Lorentz rođen je u Arnhemu , Gelderland ( Nizozemska ), kao sin Gerrita Frederika Lorentza (1822. ? 1893.) i Geertruide van Ginkel (1826. ? 1861.). Nakon maj?ine smrti 1862., njegov se otac o?enio Lubertom Hupkes. Iako je odgojen kao protestant , Hendrik Lorentz je po religijskom uvjerenju bio slobodni mislioc . ^[2] Od 1866. do 1869. pohađao je ?kolu "Hogere Burger" u Arnhemu, novi tip ?kole nedavno ustanovljen od strane J. R. Thorbeckeja . Njegovi su rezultati u ?koli bili izvrsni, a briljirao je u znanstvenim predmetima, engleskom, francuskom i njema?kom. Godine 1870., polo?io je klasi?ne jezike , koji su bili preduvjet za primanje na sveu?ili?te. ^[3]

Znanstvena karijera [ uredi | uredi kod ]

Lorentz je studirao fiziku i matematiku na Sveu?ili?tu u Leidenu , gdje je bio pod jakim utjecajem njegovog profesora astronomije F. Kaisera , koji ga je usmjerio na karijeru u fizici. Nakon diplome, vratio se 1871. u Arnhem, gdje je predavao matematiku u ?koli, no nastavio je i studij u Leidenu . Godine 1875. Lorentz stje?e doktorat pod mentorstvom P. Rijkea s radom " nl. Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht " ( O teoriji o refleksiji i refrakciji svjetlosti ), u kojoj je preradio Maxwellovu elektromagnetsku teoriju . ^[3]

Osim ?to je bio sveu?ili?ni profesor u Leidenu , bio je i direktor istra?iva?kog instituta u Haarlemu. Svojim radovima mnogo je pridonio razvoju elektromagnetske teorije i poznavanju strukture materije. Prou?avao je pojave kod naelektriziranih tijela u gibanju i postavio osnovu za specijalnu teoriju relativnosti . Prvi je izra?unao ?irenje interferencijskih maksimuma kod loma svjetlosti u kristalima ( Lorentzov faktor ). Prou?avao je binarne plinove u kojih je masa molekula jednog plina mnogo ve?a od mase od mase molekula drugog plina ( Lorentzov plin ) i rezultate primijenio na teoriju elektrona u metalu . Godine 1902. dobio je Nobelovu nagradu za fiziku s P. Zeemanom s kojim je otkrio i na osnovi klasi?ne teorije prvi prora?unao cijepanje singletnih spektralnih linija u tri komponenete ( Lorentzov triplet ) u vanjskom magnetskom polju (normalni Zeemanov u?inak ).

Lorentzove transformacije [ uredi | uredi kod ]

Podrobniji ?lanak o temi: Lorentzove transformacije

Lorentzove transformacije (po H. A. Lorentzu) su algebarske linearne relacije koje povezuju koordinate ( x, y, z, t ) nekoga fizi?kog događaja u mirnome sustavu S ( x, y, z, t ) s pripadaju?im koordinatama ( x', y', z', t' ) u sustavu S' ( x', y', z', t' ) koji se prema sustavu S giba uzdu? osi x stalnom brzinom v . One se danas izvode, dokazuju i tuma?e iz dva postulata Einsteinove posebne teorije relativnosti (1905.):

1. postulata o konstantnosti brzine svjetlosti c u svim inercijskim sustavima bez obzira na brzinu sustava, izvora ili detektora svjetlosti , te
2. postulata kovarijantnosti da prirodni zakoni moraju imati isti oblik u svim inercijskim sustavima.

Polaze?i od toga da svjetlosni signali ( fotoni ) putuju brzinom c u oba sustava i da se pravocrtna gibanja iz jednoga, kao takva, vide i u drugom sustavu i obratno ( x = c?t i x' = c?t' ), kao i od na?ela relativnosti (zamjene uloge sustava S i S' i koordinata u njima), dobivaju se uz odgovaraju?i algebarski formalizam Lorentzove transformacije u obliku:

${\displaystyle t'=\gamma \cdot (t-{\frac {v}{c^{2}}}\cdot x)}$

${\displaystyle x'=\gamma \cdot (x-v\cdot t)}$

${\displaystyle y'=y}$

${\displaystyle z'=z}$

gdje se γ uobi?ajeno naziva Lorentzovim faktorom i vrijedi:

${\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}={\frac {1}{\sqrt {1-\beta ^{2}}}}}$

Obratne (inverzne) transformacije dobivaju se zamjenom v s ? v u ve? napisanim odnosima, na primjer: ${\displaystyle x=\gamma \cdot (x'+v\cdot t')}$ ili ${\displaystyle y=y'}$ … i tako dalje). Jedna je od temeljnih simetrija u fizici invarijantnost fizi?kih zakona na Lorentzove transformacije (relativisti?ka invarijantnost): jednad?be fizike u svakom teoretskom poku?aju trebaju imati isti oblik u svim inercijskim sustavima. U modernoj fizici elementarnih ?estica , invarijantnost se op?enito posti?e zapisom veli?ina i jednad?bi u 4- vektorskoj formulaciji, po uzoru na 4 koordinate prostor?vremena u posebnoj teoriji relativnosti .

Lorentzova sila [ uredi | uredi kod ]

Podrobniji ?lanak o temi: Lorentzova sila

Lorentzova sila je sila kojom elektri?no i magnetsko polje djeluju na nabijenu ?esticu u gibanju . Kada se nabijena "to?kasta" ?estica (mjere ?estica su male tako da su vanjska polja homogena kroz podru?je ?to ga ?estica ispunjava) giba u navedenim poljima, na nju djeluje sila:

${\displaystyle \mathbf {F} =q\cdot \mathbf {E} +q\cdot \mathbf {v} \times \mathbf {B} }$

gdje je: q - elektri?ni naboj ?estice, E - jakost elektri?noga polja , v - brzina ?estice, B - magnetska indukcija . Vektori E i B neovisni su o brzini ?estice v . Drugi ?lan u Lorentzovoj sili opisuje silu kojom magnetsko polje indukcije B djeluje na elektri?ki nabijenu ?esticu u gibanju, ?to je ujedno i definicijska jednad?ba za magnetsku indukciju B . Analogno, F _E = q?E definicijska je jednad?ba za vektor elektri?nog polja E . Lorentzova je sila klju?na za opis i prora?un gibanja nabijenih ?estica u magnetskom polju ( ubrziva? ?estica ), za razdvajanje iona razli?itih masa u elektri?nom i magnetskom polju ( masena spektrometrija ), te u modernoj akceleratorskoj tehnici linearnih ili sudaraju?ih snopova ?estica gdje se primjenom supravodi?kih tehnologija posti?u vrlo homogena polja velike magnetske indukcije.

Lorentzov model [ uredi | uredi kod ]

Lorentzov model je slika atomske građe tvari ( metala , dielektri?nih materijala izolatora ) i klasi?ni izra?un doprinosa elektri?noga polja okolnih dipola u unutra?njosti ?vrste tvari . U modelu Lorentzova polja, tvar se oko zami?ljenoga pokusnog dipola razdvaja u dva podru?ja: sferu , u sredi?tu koje je pokusni dipol i polumjer koje odgovara mnogostrukom atomskom razmaku, te ostatak dielektrika u kojem vlada elektri?na polarizacija opisana vektorom ${\displaystyle {\vec {P}}}$. Bilo koji kubi?ni raspored atoma unutar sfere, kojim bi atomi djelovali na pokusni dipol, rezultira uvijek nultim elektri?nim poljem u sredi?tu. Međutim, polarizirani naboj na povr?ini sfere daje u njezinu sredi?tu elektri?no polje nazvano Lorentzovim poljem ${\displaystyle \mathbf {E_{L}} }$ koje je on prvi izra?unao:

${\displaystyle \mathbf {E_{L}} ={\frac {\mathbf {P} }{3\cdot \varepsilon _{0}}}}$

gdje je: ${\displaystyle \mathbf {P} }$ - elektri?na polarizacija na promatranom mjestu, a ε ₀ dielektri?na permitivnost vakuuma . Dakle, u nekom polo?aju u tvari, lokalno polje ${\displaystyle \mathbf {E_{lok}} }$ iznosi:

${\displaystyle \mathbf {E_{lok}} =\mathbf {E_{v}} +\mathbf {E_{L}} }$

gdje je: E _v - vanjsko elektri?no polje , a E _L - Lorentzovo polje. To je temeljni odnos za prora?un i povezivanje atomskih i makroskopskih veli?ina elektri?nih svojstava tvari. Va?ni je dio Lorentzove teorije i model elektronskoga plina, zasnovan oko 1900.: atomi u kristalnoj re?etki otpu?taju 1, 2 ili 3 elektrona koji se kao slobodni elektroni gibaju kroz re?etku metala.

Izvori [ uredi | uredi kod ]

Vanjske poveznice [ uredi | uredi kod ]

Zajedni?ki poslu?itelj ima stranicu o temi Hendrik Antoon Lorentz