James Clerk Maxwell (referaat) (0)

Jakob Westholmi Gümnaasium
JAMES CLERK MAXWELL
Loodusõpetuse referaat
Kaspar Kütt
7.a klass
Tallinn 2010
Elulugu
Šoti füüsik James Clerk Maxwell sündis 13. juunil aastal 1831 aadressil 14 India Street Edinburghis. Tema isa John Clerk Maxwell oli advokaat ja ema nimi oli Frances Maxwell. Ta isa oli jõukas mees. James’il oli üks õde, Elizabeth , kes suri lapsena. James oli väga huvitatud sellest, kuidas asjad liiguvad või kuidas nad häält teevad juba kolme-aastaselt. James’i ema võttis vastutuse noore poisi varase hariduse eest, aga diagnoositi kõhuvähiga ja suri 48 aastaselt. James’i isa jälgis peale ema surma poja õppimist.
James’i formaalne haridus algas ebaõnnestunult, kui ta isa palkas noore 16-aastase õpetaja, kes ei suutnud oma tööd õigesti teha ja õpetaja vallandati. Pärast hoolikat mõtlemist saatis John oma poja Edinburghi Akadeemiasse, kus James ei saanud teistega hästi läbi. Varsti kohtus noor James kahe poisiga, Lewis Campbelli ja Peter Guthie Tait ’iga, kes said hiljem tuntud õpetlasteks. James lahkus koolist 17-aastaselt ja läks Edinburghi Ülikooli. Kolme aasta pärast laks ta edasi Cambridge’i ülikooli, kus ta sai tuntuks oma teostega ja kuue aasta pärast kaitses doktorikraadi Aberdeen ’i Ülikoolis, kus ta oli üle kümne aasta noorem kui teised professorid. Pärast seda läks ta Londoni King’s College’isse, kus ta oli peaprofessor. Sellel ajal sündisid ta peamised läbimurded elektromagnetismi vallas.
Hiljem abiellus ta Katherine Maxwell’iga ja kolis koos temaga rannikule, kus ta veetis oma viimsed eluaastad. Kahjuks lõppes hea elu kurvalt , kui ta haigestus vähki ja suri 5. novembril 1879 , 48 aasta vanuses, samas vanuses kui ta ema. Teda nimetati uuringus kolmandaks kõige mõjukamaks teadlaseks läbi aegade. Ka Albert Einstein kiitis heaks Maxwelli uuringuid , nimetates tema füüsika läbimurdeid „kõige põhjalikemaks ja viljakamateks, mida füüsikas Newtoni aegadest saadik nähtud on“.
Saavutused
James Clerk Maxwell uuris Faraday elektri ja magnetismi vahelise seose ja jõuväljade ideed ning hakkas nendele rakendust otsima . Varsti avastas ta, et elekter ja magnetism on tegelikult ühe sama nähtuse erinevad väljendused, ja ta tõestas seda, tekitades vahelduvaid elektri- ja magnetlaineid lihtsast elektrivoolust. Ta leidis ka, et nende lainete kiirus oli sarnane valguse kiirusega (300 000 km/s) ja järeldas, nagu Faraday vihjas, et harilik nähtav valgus on tõepoolest elektromagnetilise kiirguse vorm. Ta väitis ka, et infrapuna - ja ultraviolettvalgus on üks ja sama asi ja ennustas lainetüüpide olemasolu, mida tol ajal ei tuntud, aga mida saab samamoodi seletada. Heinrich Rudolph Hertzi 1888. aastal avastatud raadiolained kinnitasid seda teooriat.
Tema kõige tuntumad avastused on arvatavasti ’Maxwelli võrrandid’. Maxwelli võrrandeiks nimetatakse lineaarsete osatuletistega diferentsiaalvõrranditest koosnevat süsteemi, mis on klassikalise elektromagnetvälja teooria aluseks. Elektromagnetvälja vaakumis kirjeldavad nii-öelda mikroskoopilised võrrandid
kus ρ, on laengu ruumtihedus
on voolutihedus . Lineaarsetes keskkondades kirjutatakse elektromagnetvälja makroskoopilise võrrandiga:
kus ρf on vabade laengute ruumtihedus,
on vabade laengute voolutihedus,
on elektriline induktsioon, on magnetvälja tugevus. Neid võrrandeid kirjutas ta 1864. aastal avaldatud raamatusse „Elektromagnetvälja dünaamilise teooria“. Tekst põhines neljal võrrandil, ja ta kirjutas 1873. aastal teise töö „ Traktaat elektrist ja magnetismist“.
Maxwell tuli ka välja teooriaga, et valgus kujutab endast ülikiireid laineid jõujoontel. Sellepärast hakkati neid nimetama elektromagnetlaineteks. Maxwell suutis ka seda tõestada. Ta tõestas matemaatiliselt, et peab olemas olema ka teist tüüpi laineid, mille lainepikkused erinevad valguse omast. Aga ta suri ära enne kui ta sai seda tõestada. Maxwell aitas ka gaaside seletustele, kui ta arendas Maxwelli jaotuse, gaaside kineetilise teooriat kirjeldav statistiline vahend. Maxwelli jaotus ja võrrandid aitasid teha sissejuhatuse tänapäeva füüsikasse, mis olid erirelatiivsusteooria ja kvantmehaanika eelkäijad.
James Clerk Maxwelli tuntakse ka esimese püsiva värvifoto tegemise poolest, kui ta lasi Thomas Suttonil pildistada tartanilinti kolm korda sinise, punase ja rohelise lindiga . Pärast pani ta kõik kolm pilti kokku, saades värvipildi. Seda süsteemi kasutatakse tänapäeval ka enamus televiisoritel (RGB süsteem). Selle avastuse eest anti talle Rumfordi medaljon.
Koos Ludwig Eduart Boltzmanniga tegi Maxwell ka läbimurdeid termodünaamika vallas, jagades kineetilisi selgitusi gaaside käitumise kohta. Ta uskus, et molekulid liiguvad gaasides ja nende osakeste kiirus on varieeriv. Kasutates tema matemaatilisi oskusi, ta lõi statistilise mudeli, mis toetaks ta ideid ja mida tuntakse tänapäeval Maxwell-Boltzmanni jaotusena.
Väga võimalik, et kui Maxwell ei oleks nii vara ära surnud, oleks ta teinud veelgi suurejoonelisemaid avastusi füüsikas. Teda on peetud üheks kõige mõjukamaks füüsikuks iial, kuid ta on ka tihti peetud Suurbrittannias üheks kõige mõjukamaks isikuks ja teda on pärast surma auhinnatud paljude auhindade ja preemiatega.
Esimene püsiv värvipilt. James Clerk Maxwell
Kasutatud kirjandus
http://en.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
http://et.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
http://www.hot.ee/hothotrauno/maxvell.html
Putilov, K.A, „Füüsika I“, Eesti Raamat, 1964 Tallinn
Balchin, Jon, „100 teadlast, kes muutsid maailma“, Kirjandus ERSEN, 2008 Tallinn
„Eesti Entsüklopeedia 6“, Kirjastus Valgus, 1992 Tallinn