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Foucault, Jean Bernard Léon

b. Paris, França, a 19 de setembro de 1819; d. Paris, II de fevereiro de 1868)

física experimental.Filho de um livreiro-editor, Foucault recebeu sua educação em casa por causa de sua delicada saúde. Um estudante indiferente, ele passou no baccalauréat somente após treinamento especial e começou a estudar medicina, na esperança de colocar em uso como cirurgião a considerável destreza que demonstrou (a partir dos treze anos) na fabricação de uma série de brinquedos científicos, incluindo uma máquina a vapor. Revoltado pela visão de sangue e sofrimento e estimulado em novas direções pela invenção da daguerreotipia, Foucault abandonou seus estudos médicos, embora não antes de chamar a atenção de Alfred Donné, professor de microscopia clínica na École de Médecine. Donné o tornou assistente no curso de microscopia, então co – autor de seu livro didático (publicado em 1844-1845). Foucault finalmente sucedeu seu mestre como repórter de ciência para o jornal des débats (1845), depois escrevendo, em um estilo brilhante ao mesmo tempo animado e preciso, uma coluna regular na qual ele discutiu para um público geral o mais recente do mundo da ciência.

de 1844 a 1846 Foucault publicou geometria, aritmética e química textos para o baccalauréat. Depois disso, exceto por seus artigos de jornal, ele publicou apenas artigos científicos. Foucault trabalhou em um laboratório montado em sua casa, até que, após a adjudicação da Cruz da Legião de Honra, em 1851, para o seu pêndulo experimento) e o docteur ès sciences physiques, em 1853 (para sua tese comparando a velocidade da luz no ar e na água), foi dado um lugar como o físico do observatório de Paris de Napoleão III. Mais honras seguido: a Medalha Copley da Royal Society em 1855, oficial da Legião de Honra e membro do Bureau des Longitudes, em 1862, e membro estrangeiro da Royal Society (1864) e as academias de Berlim e São Petersburgo. Finalmente, depois de não ter sido eleito em 1857, Foucault foi escolhido em 1865, após a morte de Clapeyron, membro da Académie des Sciences.Um católico não conservador até que sua doença final o devolveu à Igreja, Foucault levou uma vida tranquila de total devoção à pesquisa científica. Pequeno e frágil, ele conseguiu presidir graciosamente o grupo de amigos científicos que se reuniram às quintas-feiras em sua casa na rue d’Assas. Ele morreu de doença cerebral aos quarenta e oito anos após uma doença de sete meses.Foucault é mais conhecido por dois dos experimentos mais significativos de meados do século XIX-a determinação laboratorial da velocidade da luz (1850, 1862) e a demonstração mecânica da rotação da terra (1851, 1852)-e por seu avanço da tecnologia do telescópio. Ele também realizou uma série de outros experimentos importantes, principalmente em óptica, e desenvolveu vários dispositivos que foram amplamente utilizados em ciência experimental e Tecnologia.Em 1834 Charles Wheatstone desenvolveu um aparelho de rotaingmirror para medir a velocidade da eletricidade, e em 1838 Arago sugeriu que o mesmo princípio poderia ser aplicado para determinar a velocidade da luz terrestre (determinações anteriores eram astronômicas). Uma comparação dessa velocidade no ar e na água seria um teste experimental claro entre as teorias de ondas e partículas da luz, uma vez que a primeira exigia que a luz viajasse mais rápido no ar; a segunda, na água. As tentativas de Arago de realizar o experimento não tiveram sucesso, e a falta de visão o forçou a abandoná-los. Imediatamente Foucault e Hippolyte Fizeau, com quem Foucault colaborou em pesquisas ópticas entre 1845 e 1847, começaram de forma independente a tentar superar os obstáculos que haviam derrotado Arago.

Fizeau foi o primeiro a ter sucesso; ao substituir o aparelho de espelho rotativo no laboratório por uma roda dentada interrompendo um raio de luz viajando por um longo caminho terrestre, ele obteve a primeira medição de precisão da velocidade da luz na superfície da terra em 1849. Fizeau voltou ao espelho rotativo para comparar a velocidade da luz em meios raros e densos, mas aqui ele foi espancado por Foucault, que anunciou em 30 de abril de 1850 que “a luz viaja mais rápido no ar do que na água” (Recueil, p. 207). Seu aparelho é diagramado na Figura 1. Uma fonte de luz em a é refletida por um espelho m, girando a 800 revoluções por segundo, para um espelho estacionário esférico côncavo m e de volta para a’. (O plano de vidro G permite que o observador em O veja a fonte e a reflexão.) Pelo uso de um caminho de ar (metade superior do diagrama, imagem a’) e um caminho de água (metade inferior do diagrama,

tubo cheio de água T, imagem A”), a velocidade da luz, que é uma função do deslocamento da imagem refletida a’ ou a” da imagem de origem a, pode ser comparada nos dois meios. Como a imagem da água a” é desviada mais do que a imagem do ar, a luz deve viajar mais rápido no ar do que na água.O primeiro experimento de Foucault, realizado em 1850 e escrito na íntegra em sua tese de doutorado de 1853, foi puramente comparativo; ele não anunciou valores numéricos até 1862. Então, com um aparelho melhorado, ele foi capaz de medir precisamente a velocidade da luz no ar. Este resultado, significativamente menor do que o de Fizeau de 1849, mudou o valor aceito de paralaxe solar e reivindicou o valor mais alto que Le Verrier calculou a partir de dados astronômicos. O aparato de espelho giratório de Foucault foi a base para as determinações posteriores da velocidade da luz por A. A. Michelson e Simon Newcomb.Com Fizeau, Foucault foi pioneiro na fotografia astronômica ao fazer o primeiro daguerreótipo do sol em 1845. As longas exposições necessárias para fotografar as estrelas exigiam que o telescópio permanecesse continuamente apontado para o objeto celestial. Para regular o impulso para tal Telescópio, Foucault em 1847 colocou em prática o abortivo projeto do século XVII de Christian Huygens para um relógio com um pêndulo cônico. O relógio de Foucault tinha uma haste de aço para suportar o pêndulo de seu pêndulo, e ele notou que tal haste, definida vibrando enquanto presa no mandril de um torno, tendia a manter seu plano de vibração quando o torno era girado à mão.Este comportamento inesperado da haste sugeriu a Foucault uma demonstração experimental da rotação da terra. No porão de sua casa, ele montou um pêndulo com um bob de cinco quilos suspenso de um fio de aço de dois metros de comprimento, livre para balançar em qualquer direção e amarrado na extremidade de seu balanço com um fio. Quando o fio foi incendiado, o pêndulo começou a balançar e, às 2 da manhã de quarta-feira, 8 de janeiro de 1851, Foucault foi recompensado pela visão do plano de balanço do pêndulo girando gradualmente “na direção do movimento diurno da esfera celestial” (Recueil, P. 378, n.). Repetindo o experimento no meridian hall do Observatório de Paris com um pêndulo de onze metros de comprimento, Foucault relatou à Académie des Sciences em 3 de fevereiro de 1851 sua descoberta de que o círculo descrito pelo plano do balanço do pêndulo é inversamente proporcional ao seno da latitude. Este experimento, logo ampliado e transferido para o Panteão, foi repetido durante os próximos dois anos em vários lugares em todo o mundo e deu origem a um aumento de dez vezes nos artigos científicos dedicados ao pêndulo.Como Foucault afirmou em seu relatório à academia, sua descoberta ilustrou o tratamento teórico de Poisson da força de deflexão da rotação da terra (Journal de L’École polytechnique, 16, (1-68), mas Poisson negou explicitamente que o efeito sobre o pêndulo pudesse ser observado (p. 24).Continuando a experimentar a mecânica da rotação da terra, Foucault em 1852 inventou o giroscópio, que, ele mostrou, deu uma demonstração mais clara do que o pêndulo da rotação da terra e tinha a propriedade, semelhante à da agulha magnética, de manter uma direção fixa. O pêndulo e o giroscópio de Foucault tinham mais do que um significado popular (que continua até hoje). Primeiro, estimularam o desenvolvimento da mecânica teórica, fazendo movimento relativo e as teorias do pêndulo e os tópicos padrão do giroscópio para estudo e investigação. Em segundo lugar, antes das demonstrações de Foucault, o estudo desses movimentos na superfície da terra em que a força de rotação desviante desempenha um papel proeminente (especialmente ventos e correntes oceânicas) era dominado por noções não físicas de como essa força Agia. As manifestações de Foucault e os tratamentos teóricos que inspiraram mostraram conclusivamente que essa força defletora atua em todas as direções horizontais, fornecendo assim a visão física sólida sobre a qual cédula, Ferrel, Ulrich Vettin e outros poderiam construir.Seu daguerreótipo do sol foi apenas um fruto da colaboração entre Foucault e Fizeau. Juntos, entre 1844 e 1847, realizaram meia dúzia de pesquisas. Dois foram de especial importância: em 1845 e 1846 eles estenderam as experiências de Thomas Young e Fresnel para mostrar que a interferência ocorreu entre os raios de luz de que os caminhos diferem por vários milhares de comprimentos de onda, e em 1847, eles mostraram que, estudando a interferência do calor dos raios do sol, que o calor radiante tem uma wavelike estrutura idêntica à da luz. Esses dois experimentos fortaleceram consideravelmente a teoria das ondas da luz.

com seu amigo próximo Jules Regnault, Foucault mostrou em 1848 como o cérebro combina em uma imagem duas cores separadas, cada uma apresentada a um único olho. Pouco tempo depois, Foucault lançou luz solar sobre a luz de um arco de carbono para sobrepor os espectros. A partir de sua observação de que a linha amarela brilhante dupla do arco era idêntica à linha escura dupla no espectro solar (Linha D de sódio), ele concluiu que o arco poderia absorver a mesma luz que emitia, mas a generalização dessa observação para explicar as linhas de Fraunhofer foi deixada para Kirchhoff em 1859.

Em 1853, Foucault estudou a condutividade em líquidos, e em 1855, ele demonstrou a conversão de trabalho mecânico em calor, girando uma manivela de um disco de cobre colocado entre os pólos de um eletroímã e medir o calor produzido no disco.

ninguém em seu tempo excedeu Foucault em inventividade técnica. Desde seus primeiros trabalhos publicados sobre melhorias na daguerreotipia (1841, 1843) até a conclusão de seu siderostat logo após sua morte, os dispositivos projetados por Foucault e executados, primeiro por ele mesmo e depois com a ajuda de outros, resolveram problemas notáveis de prática tanto na ciência quanto na tecnologia. Ele desenvolveu um regulador para a lâmpada arc, que possibilitou que o gás fosse suplantado pela eletricidade no fornecimento de luz artificial ao microscópio (1843), e sua melhoria para este regulador (1849) trouxe a lâmpada arc para o teatro. Ele projetou um fotômetro (1855). Seu interruptor de mercúrio (1856) melhorou o desempenho das bobinas de indução Ruhmkorff, e seu prisma birrefringente (1857), Usando ar em vez de bálsamo entre as duas peças, tornou possível obter luz polarizada plana no ultravioleta. Por volta de 1860, ele voltou ao problema de uniformizar o movimento mecânico, o que o levou ao experimento do pêndulo, e desenvolveu toda uma série de Reguladores mecânicos que foram consideravelmente além do governador de James Watt em sua eficácia. Esses reguladores foram usados primeiro em máquinas que mantinham um telescópio apontado continuamente para o sol (heliostato) ou uma estrela (siderostato) e depois em grandes motores a vapor, tanto nas fábricas quanto na Exposição de Paris de 1867.Nenhuma dessas invenções, no entanto, foi tão significativa para a ciência quanto a introdução de Foucault da técnica moderna para pratear vidro para fazer espelhos para telescópios Refletores (1857) e seus métodos simples, mas precisos, para testar e corrigir a figura de espelhos e lentes (1858). O vidro provou ser muito superior ao metal do espéculo usado anteriormente em telescópios Refletores porque é muito mais leve, mais fácil de moer e figurar e mais fácil de ressurgir se ficar manchado ou danificado.O comando extraordinário de Foucault de uma linguagem precisa em palavras e atos nem sempre foi tomado em seu verdadeiro valor por seus contemporâneos entre os mestres da tradição analítica francesa, para quem seu uso poupador da matemática o condenou como meramente um tinkerer de sorte. Seus artigos de jornal pungentes, embora nunca viciosos, também eram uma fonte de hostilidade. O interesse de Foucault em Astrofísica encontrou a firme oposição de Le Verrier, diretor do Observatório de Paris, um astrônomo teórico da velha escola, e Foucault foi, portanto, impedido de instalar seu siderostat no Observatório. No entanto, antes de morrer, Foucault havia adquirido o respeito de todos como um notável experimentalista; e sua reputação cresceu após sua morte, à medida que a astronomia telescópica moderna se desenvolveu com base nas técnicas ópticas que ele inaugurou.

bibliografia

I. trabalhos originais. Os artigos de Foucault, publicados principalmente no Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences, foram coletados e emitidos juntamente com uma série de artigos não publicados em Recueil des travaux scientifiques de Léon Foucault, 2 vols. em um (Paris, 1878). A Figura 1 no texto é retirada da placa 4 do Recueil, que por sua vez é retirada da tese de Foucault, Sur les vitesses relatives de la lumiére dans l’air et dans l’EAU (Paris, 1853).

II. literatura secundária. As duas principais fontes para a vida e obra de Foucault também estão no Recueil: J. Bertrand, “Avertissement”, I, I-iv, e “Des progrés de la mécanique,” I, v-xxviii, o último originalmente publicado na Revue des deux mondes, 51 (1 de Maio de 1864), 96-115, a fim de ajudar Foucault candidatura para a Académie des Sciences; e J. A. de Lissajous, “Notice historique sur la vie et les travaux de Léon Foucault,” II, 1-18. Também é útil P. Gilbert, “Leon Foucault, sa vie et son oeuvre scientifique”, na revista des questions scientifiques, 5 (1879), 108-154, 516-563. Betrand alude em seu artigo à oposição que Foucault enfrentou na Academia; a oposição de Le Verrier é mencionada em P. Larousse, Grand dictionnaire universel du XIXe siècle, VIII (Paris, 1872), 649.

Harold L. Burstyn

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