Джеймс Франк

Снимка на Джеймс Франк (photo James Franck)

James Franck

  • Дата на раждане: 26.08.1882 г.
  • Възраст: 81 година
  • Място на раждане: Хамбург, Германия
  • Дата на смърт: 21.05.1964 г.
  • Националност: САЩ

Биография

Германско-американски физик Джеймс Франк е роден в Хамбург, в семейството на Якоб Франк, на банкера, и на Ребека Франк, баща Дракер, която е родом от видно семейство равините. В гамбургской гимназия, където учи Af, акцент на класическото образование и езици – артикули, които не го интересуваха. Когато през 1901 г. баща му го изпраща в Хайделбергски университет, а след това се очакваше, че Фа ще учат право и икономика, след което се захване с традиционните за семейството му банкови дела. Обаче в Хайделберг учи и за геология и химия, тук той се запознава с Макс Борн, който е потвърдил интерес Е. към науката и му стана приятел за цял живот. По-късно Борн убедих родителите Е. да помогне на сина си в стремежа си да получи научното образование.

През 1902 г. Af премина в Берлинския университет, а след това в център за физическата наука и образование в Германия. Неговата докторска степен той е получил през 1906. за проучване на движение на йони в газови редиците. След кратък период на работа като асистент-преподавател в университета във Франкфурт на Майн Ф. се върнал в Берлинския университет като асистент на физическа лаборатория и става преподавател в същия университет през 1911 г.

Фа започна съвместна работа с Густав Герцем през 1913 г. и В първите си съвместни експерименти Af и Херц изследвали взаимодействието на електрони от атомите на благородните газове с ниска плътност. Те открили, че при ниски енергии на електроните соударяются атомите на благородните газове, без голяма загуба на енергия, т.е. тези соударения са еластични. През 1914 г. учените повторили своите експерименти, като се използват живачни, и са открили, че електроните силно си взаимодействат с атомите на живак, давайки им по-голям дял от своята енергия. Именно тази работата по неупругим соударениям доведе Af и Херц до откриването на квантованной предаване на енергия при сблъсък с атоми и електрони. Между 1900 г. и по време на експерименти Af и Херц Макс Дрънкам, Алберт Айнщайн и Нилс Бор са създали квантовата теория. В тази теория се приема, че енергията се предава не непрекъснато, а на отделни порции, които Айнщайн нарича квантами. Енергията на квантовата се изразява чрез честотата на испускался или да се абсорбират енергия, с помощта на множител, известен като константа на Планк. През 1913 г. Бор предлага квантовата модел на атома, в които електроните се въртят около ядрото само по определени орбитам, съответните специални енергийни състояния; когато електроните се движат от една орбита на друга, те излъчват или поглъщат зародиши. Модел на Бор е отговорила на някои от съществуващите тогава възражения срещу ядрената модели на атома и по-специално, говореше spectra елементи. При нагряване на газ той поглъща енергия под формата на топлина, след това я излъчва под формата на светлина; всеки елемент излъчва светлина, специфични цветове, или дължини на вълните, които могат да бъдат разделени, като по този начин серия от линии, наречени спектър на елемента. Според Бору, всяка линия от спектъра съответства на броя на енергия, излъчена при преход на електрона от по-висока енергийна орбитата на по-ниска. Въпреки, че тази теория предизвиква сред физици огромен интерес и до голяма степен ги е придобил в собствения капитал на квантовата теория, тя все пак не е била потвърдена експериментално.

В своите известни експерименти Af и Херц показват, че електроните могат да предават енергията на атома живак само цели кратными 4, 9 електрон-волта. (Един електрон-волта – това е количеството енергия, придобитото електрон, който се ускорява с помощта на напрежение в един волта.) След това те предполагат, че атомите на живак могат да излъчват енергия, равна на тази, която те поглъщат, давайки спектральную линия с вычисляемой дължина на вълната. Откриването на тази линия в спектъра на живак, Е. и Херц заключи, че атомите при обстрел на техните електрони и абсорбират и излъчват енергия неделимыми единици, или квантами. Работа с газообразни други елементи потвърди това откритие.

Експерименти Af и Херц не само демонстрира съществуването на кванти енергия по-убедително, отколкото всяка по-ранна работа, но и да даде нов метод за измерване константа на Планк. Освен това, резултатите от тях са станали експериментално потвърждение на боровской модели на атома. Нито Правни, нито Херца не са разбрали, първо, като се обръща малко внимание на предположението на Бор. Въпреки това, Бор и други скоро са се възползвали от резултатите на Af и Херц, за да потвърдите идеи Бора, са имали силно влияние върху развитието на квантовата теория.

През 1926 г. кралската Шведска академия на науките приноса на Нобелова награда за физика за 1925 г. Е. и Херц «за откриването на законите на сблъсък на електрони от атомите». В своята Нобелова лекция Af посочи, че «първите работа по теория на Нилс Бор за атома се появи за шест месеца до края на тази работа.» «След това, – продължи той, – стори ми се, че е напълно непонятно, защо не сме осъзнали фундаментален значение на теорията на Бор, и до такава степен, че нито веднъж дори не спомена за него в своя научен доклад».

Изследвания Af бяха прекъснати избухна в 1914 г. на първата световна война. Той е служил като офицер в руско-германските предната част, след това се дължи на тежка дизентерия е изпратен в тила за продължително лечение. През 1917 г. Af стана председател на секция в Института по физическа химия кайзер Вилхелм, работейки под ръководството на Фриц Хабера. Там той продължава своите изследвания по неупругим сблъсъци на електроните, атомите и молекулите. Af и колегите му са открили, че електроните могат да се възбуди атом (принуждавайки го абсорбира енергия по такъв начин, че той не може да се измъкне от вълнуваща енергия, излъчващ светлина. Тези атоми са в «метастабильном състояние», по терминологията, въведена Af и служителите, и е в състояние да губят енергия на възбуда само при сблъсъка с частици. Метастабильные състояния играят важна роля в химията и физиката: при фотосинтезата, например, те са решаващи при натрупване на енергия в растенията. По-късно Af се обърна към фотосинтезират, който остава най-важният за него обект на научни изследвания през последните 30 години от живота си.

Когато Макс Борну през 1912 г. са предложили да оглави катедра теоретична физика в Геттингенском университета, той се съгласи при условие, че F. водят катедра по експериментална физика. Следващите 12 години двамата учени работили в тясно сътрудничество, като обсъждат помежду си всеки аспект на тяхната работа. Когато Борн започва да се развива официално математическия апарат на квантовата теория, която той нарича квантова механика, дълбока научна интуиция Е. оказа, че за него е безценна. В Гьотинген Е. първо изучава взаимодействието на атоми с електрони, светлина и други атоми. Неговата работа по формирането и структурата на молекулите, където са били използвани молекулни спектри му позволява да се определят основните химични свойства спектроскопическим измервания. Подход, който се развива със своя колега Едуард Кондоном, известен като принципа на Франк – Кондона.

Скоро след като Адолф Хитлер става райхсканцлер (1933), немското правителство стана изтриване на евреите с академични публикации. Въпреки че Колкото и да е евреин, но неговото същество по време на първата световна война първоначално се ограждали от отклонение от този пост. Той все пак сам е подал оставка, тъй като не искаше да изпълни индикация за уволнение служители и студенти на еврейската националност. Той обяви несъгласен публично, че е акт на лична смелост. Преди да напусне Германия, Af, въпреки икономическата депресия, успя да си намери работа в чужбина, за всеки член на лабораторията си.

След като прекара една година в Изследователски института на Бор в Копенхаген, Af през 1935 г. емигрира в Съединените Щати, като става професор в Университета Джон Хопкинс. Тук той се превърна в изучавате влиянието на светлината на химични вещества и започна работа по разкриването на тайните на фотосинтезата, фундаментален фотохимического процес в природата. В 1938 г. той е назначен за професор по физическа химия и директор на новата лаборатория на фотосинтезата в Чикагския университет. Три години по-късно той става американски гражданин.

След включването на САЩ във втората световна война Af контролирани химически отдел на металургичната лаборатория в университета в Чикаго, която е неразделна част от Манхэттенского на проекта за създаване на атомна бомба. Въпреки, че перспективата за създаване на ядрено оръжие му е ненавистна, той се боеше, че Германия върви към една и съща цел. След поражението на Германия Af оглавява комитет, който учи социални и политически последици от използването на ядрени оръжия. В доклада на комисията, направени през юни 1945 година. и известен като «доклад на швейцарския Франк», настаивалось на това, че ядрените оръжия не са използвани за военни цели, докато тя не бъде доказано в някой необитаем място представители на всички нации, особено на японците. Доклад също се прогнозира, че опасността от надпреварата в ядреното въоръжаване. Тези препоръки са пренебрегвани, и японските градове Хирошима и Нагасаки са били разрушени през август същата година.

През 1907 г. Af женен Ингрид Йозефсон, че те имали две дъщери. Ингрид Франк умира през 1942. след продължително заболяване. През 1946 г. Е. се оженил за Герте Спонер, бившия студент, който е станал професор по физика Дьюкского университета в Дърам (Северна Каролина). След втората световна война Е. се върна към изследванията в университета в чикаго, разделяне на времето между Чикаго и на семейния дом в Дърам. През 1949 г. той става почетен професор в оставка в Чикагския университет и продължава да поддържа активни научни изследвания, особено на фотосинтезата.

Af почина внезапно, когато с жена ми през 1964 г. посетени с приятелите си в Гьотинген.

Неговите колеги знаели Е. като добър, мек, демократичного човек, и много от тях нееднократно се обръщат към него за съвет по научни и лични дела. Те си спомнят за неговия публичен протест срещу нацистите и му опит да се предотврати използването на атомна бомба срещу гражданското население като примери на морална смелост.

Освен Нобеловата награда, Af получи медал Макс Планк Германското физическо дружество (1951) и медал «спорт за всички» на Американската академия за изкуства и науки (1955 г.). През 1953 г. той става почетен гражданин на град Гьотинген. Е. е бил член на много научни организации, включително американската Национална академия на науките, Асоциация за развитие на науката, Американското философско общество, на Американското химическо общество, на Американското българско общество и Лондонската на кралското дружество.