Velikost textu: normální | zvìt¹it | zmen¹itInternetový magazín nejen pro seniory  

Navigace

Svátek
Dnes slaví svátek ®aneta,
zítra Bohumila.

Mù¾ete jim poslat elektronickou pohlednici.

Klub
U¾ivatel: nepøihlá¹en

Více informací o klubu a èlenství v nìm se mù¾ete dozvìdìt na stránkách na¹eho klubu.

Anketa
Náv¹tìvníci stránek - vìk náv¹tìvníkù. Dìkujeme za hlasování!
 
 
 
 

Statistika



Podporují nás
OSTRAVA!!!


MOAP


Nadace OKD


SENSEN


SeniorTip.cz,
ISSN 1801-9900
Vydává: Spoleènost senior o.s.

Createt by NETtip 2006
Webhosting SvetHostingu.cz

Jules Antoine Lissajous - francouzský matematik

4. bøezna 1822   -  24. èerven 1880

Jules Antoine Lissajous je sice oznaèován jako matematik, ale postavil se do øady tìch, kteøí zkoumali chvìní, vlnìní nebo vibrace a pokusili se je nìjak matematicky popsat. Byl jedním z prvních prùkopníkù kymatiky, tj. nauky o vlnìní.

Vìdìt nìco o vibracích bylo dùle¾ité - uèenci se zabývali tímto fenoménem z rùzných dùvodù a ka¾dý odkryl jeho èást. Nìkteøí se vlnìním zabývali kvùli vztahu hudby a fyziky, èasto kvùli kostelním zvonùm, ale i jiným hudebním nástrojùm; jiní brali v potaz pøedevším dùsledky zvuku z hlediska fyziologického.

Sám se ani za velkého vìdce nebo matematika nepova¾oval. Nepatøí sice mezi fyzikální velikány, ale v odborných kruzích je termín Lissajousovy obrazce pojmem. Pomocí nich se mu podaøilo najít metodu pøevedení mechanických nebo zvukových kmitù do viditelných obrazcù.

Zmínky o jeho ¾ivotì nejsou pøíliš rozsáhlé; o soukromém ¾ivotì není známo témìø nic.
Ze zaèátkù jeho ¾ivota a z jeho dìtství je známo pouze to, ¾e se narodil 4. bøezna 1822 ve Versailles a ¾e jedním z jeho kamarádù byl ve školních letech význaèný fyzik Léon Foucault (1819 - 1868), jeho spolu¾ákem ale nebyl.

Od r. 1841 do r. 1847 studoval v Paøí¾i na École normale supérieure, co¾ byla škola speciálnì zamìøená na vzdìlávání støedoškolských a vysokoškolských profesorù.

Po studiích se stal profesorem matematiky na lyceu Saint-Louis v Paøí¾i.

Lissajous se zabýval pokusy saského fyzika a hudebníka Ernsta Chladniho (1756 - 1827), jeho¾ rod pocházel ze Slovenska.

Chladni bývá nazýván „otcem akustiky“. Vynalézal hudební nástroje a ¾ivil se virtuosní hrou na nì. Z toho dùvodu zkoumal chvìní pru¾ných tyèí a desek. Na takovou desku dal vrstvièku písku, rozechvìl ji pomocí ta¾ení smyèce na okraji a písek se pøeskupil do symetrických obrazcù; v místech stojatých vln bylo jeho zhuštìní nejvìtší. Seskupení písku na chvìjící se desce se nazývá „Chladniho obrazce“. Pokus v r. 1809 vidìl i císaø Napoleon Bonaparte a byl jím tak nadšen, ¾e po¾ádal o pøeklad popisu pokusu do francouzštiny.
Lissajous zpracoval Chladniho pokusy do své disertaèní práce, za kterou získal v r. 1850 doktorát.
Téma práce bylo: „Sur la position des noeuds dans les lames qui vibrent transversalement“ (pøibli¾nì O poloze uzlù v plechách, které pøíènì kmitají).

Lissajous s také pokoušel studovat vlny, které vznikaly pøenosem zvuku z rozkmitané ladièky do vody.
Nezávisle se u¾ podobnými pokusy, jaké dìlal Lissajous, zabýval v r. 1815 americký fyzik - samouk Nathaniel Bowditsch (1773 - 1838), ale jeho hlavní pokusy, které se pozdìji vyu¾ívaly, se týkaly námoøních pøístrojù, nikoliv vlnìní.

Uvádí se, ¾e Bowditsch pou¾íval tzv. Blacburnovo kyvadlo, co¾ je nemo¾né, proto¾e skotský fyzik a pøítel lorda Kelvina Hugh Blackburn (1823 - 1909) byl v dobì Bowditschova pokusu starý teprve osm rokù. Konstruktérem kyvadla byl tehdy jakýsi James Dean.
Blackburnovo kyvadlo je ve tvaru „Y“ zavìšeno na dvojitém závìsu a na „no¾ièce“ písmene Y je nádobka s pískem, ze které písek odsypává a zaznamenává dráhu pohybu. Pou¾ívalo se a¾ v dobì Lissajousových pokusù.

Pro èasové srovnání - Foucault dìlal svùj slavný pokus s kyvadlem v r. 1852.

Podstata Blackburnova kyvadla je, ¾e vzhledem k dvojitému závìsu kmitá kyvadlo ve vzájemnì prostorovì posunutých rovinách. Tohoto principu pou¾il Lissajous pøi svém pokusu. - Ale patrnì z poznatkù Foucaltových o problémech s upevnìním jeho kyvadla a mechanickým tøením v závìsu, u¾il ponìkud jiné metody. Upevnil dvì ladièky k sobì vzájemnì v kolmých rovinách a na ka¾dou ladièku upevnil malé zrcátko. Ladièky byly uspoøádány tak, aby se paprsek dopadající na jedno zrcátko odrá¾el do druhého zrcátka a pak teprve na stínítko.

Zní-li pouze jedna ladièka, ukazuje se na stínítku svìtlý prou¾ek buïto vodorovný nebo svislý, podle toho, která ladièka zní. Zní-li obì ladièky souèasnì, jejich pohyby se skládají a na stínítku se objevuje obrazec, který odpovídá jejich vzájemnému intervalu. Souhlasí-li oba tóny, uká¾e se na stínítku úseèka nebo elipsa nebo kruh. V pøípadì jiných intervalù vznikají zajímavé obrazce. Zále¾í pøedevším na pomìru kmitoètù obou vlnìní. Je-li to racionální èíslo, pak vznikají køivky, které jsou uzavøené. Také lze zjistit vzájemný posuv fází obou vlnìní.
Tyto køivky jsou na Lissajousovu poèest nazývány Lissajousovými obrazci, nìkdy také i Bowditsch - Lissajousovy obrazce.

Pokus provádìl Lissajous v r. 1855 a v r. 1856 ho popsal v pojednání „Sur un cas particulier de stéréoscopie fourni par l'étude optique des mouvements vibratoires“ (pøibli¾nì O zvláštním pøípadu stereoskopie vzniklém pøi optickém zkoumání kmitavých pohybù). Øíká se, ¾e pomocí tohoto pokusu dokázal Lissajous vidìt zvuk.

Podle nìkterých zdrojù bylo Lissajousovým nejdùle¾itìjším pojednáním „Note sur un moyen nouveau de mettre en évidence le mouvement vibratoire des corps“ (Poznámka o novém mìøicím prostøedku zaznamenávání kmitavého pohybu tìles) z r. 1855 v informaèním èasopisu Francouzské akademie vìd - „Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences“ (Doruèené týdenní výèty ze schùzí Akademie vìd), zkrácenì jen „Comptes rendus“.
V tomto roce doporuèil Lissajous na základì svých zkoumání standardní kmitoèet pro „komorní a“ v hudbì 435 hertzù; dnešní standardní kmitoèet je 440 Hz. V r. 1858 ustanovil císaø Napoleon III. komisi, aby Lissajousem navr¾ené standardní „a“ zavedla, a jmenoval Lissajouse jejím konzultantem.

Vìtší pojednání o ètyøiaosmdesáti stranách bylo z pøíštího roku a jmenovalo se „Mémoire sur l'étude optique des mouvements vibratoires“ (Elaborát o optickém zkoumání kmitavých pohybù). A dále v r. 1858 napsal „Sur les vibrations transversales des lames élastique“ (O pøíèném kmitání pru¾ných plechù). - Pokud se zamyslíme nad Lissajousovým pokusem a nìkdy jsme pracovali s osciloskopem, všimnìme si podobnosti: vzájemnì kolmé ladièky jsou v osciloskopu nahrazeny vychylovacími destièkami; stínítko tam máme také. Proto se osciloskopù hodnì u¾ívalo pro demonstraci Lissajousova pokusu. - První konstrukce osciloskopu vznikla a¾ na konci devatenáctého století a právì na prùbìhu elektrického støídavého proudu pøi rùzných kmitoètech a fázovém posuvu dvou srovnávaných prùbìhù proudu lze nejlépe Lissajousovy obrazce pøedvádìt.

Další francouzský matematik a fyzik Jean-Marie Duhamel (1797 - 1872) se pokusil pøedvést tyto kmity pomocí mechanického závìsu, co¾ bylo to, èemu se sna¾il Lissajous vyhnout. Doposud byly køivky na stínítku pouze viditelné oèima, ale nebyly zaznamenávané. Nìkteré prameny tvrdí, ¾e Lissajous dokázal velmi dobøe pøednášet; pou¾íval i jakýchsi trikù pøi výkladu, èím¾ spíše pøišel ve známost. Uvádí se, ¾e uva¾oval i o finanèním vyu¾ití svého objevu, to se mu však nepodaøilo, ale rùzné firmy vyrábìly pøístroje, pomocí nich¾ bylo mo¾né Lissajousovy køivky pøedvádìt.

O jedné Lissajousovì pøednášce z r. 1857 referoval britský fyzik a matematik John Tyndall (1820 - 1893). Bylo to pøedvedení vzniku obrazcù pøed Spoleèností k povzbuzení národního prùmyslu (Sociéte d´encouragement pour l´industrie nationale) a pøed císaøem Napoleonem III. Tyndall uvádìl, ¾e pøi nìjakých jeho námitkách okam¾itì Lissajous nabídl své pøedvedení pøímo v Londýnì. Pøi pokusech Lissajousovi asistoval francouzský vynálezce, výrobce pøístrojù Jules Dubosq (1817 - 1886), který byl také jedním z prvních fotografù ve Francii. Pokusùm byl pøítomen také další význaèný anglický vìdec Michel Faraday (1791 - 1867), který byl velmi nadšen.

Uvádí se dokonce, ¾e Lissajous pomocí urèitého nastavení zobrazoval dokonce na stínítku své jméno.

Lissajous byl také tím, který navrhl systém tzv. normálního ladìní pro hudební nástroje, tj. stanovení pøesné vzdálenosti mezi tóny. Mohl to udìlat, proto¾e ve svých pokusech zjistil a hlavnì zaznamenal zákonitosti hudebních intervalù. Tento jeho systém ladìní byl v r. 1859 pøijat.

V r. 1862 Duhamel zpracoval grafickou metodu pro urèení výšky tónu. Ladièku na jednom konci opatøil slabouèkým drátkem, který slo¾il jako pisátko na otáèející se válec opatøený zaèazeným papírem.

Lissajous vynalezl vibraèní mikroskop, který nazýval „phonoptometre“ - a další z význaèných akustikù, nìmecký fyzik a lékaø Hermann von Helmholtz (1821 - 1894) takový pøístroj sestrojil a pou¾íval pøedevším pøi svých fyziologických pokusech se sluchem a zvukem. Helmholtz o svém zkoumání napsal v r. 1863 knihu „Nauka o vnímání zvukù jako fyziologický základ pro teorii hudby“ (Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik), v nìm¾ Lissajouse citoval. Vibraèní mikroskop je na obrázku.

Vibraèní mikroskop umo¾òoval urèit kmitoèet kmitající ladièky nebo jiných kmitajících pøedmìtù, napøíklad strun, s ohledem na srovnávací ladièku se známým kmitoètem, s ním¾ se kmitoèet zkoumaného pøedmìtu srovnával.

Srovnávací ladièka mìla malinkou èoèku, pøipevnìnou k jednomu z ramen ladièky. Kdy¾ tato ladièka znìla, bylo mo¾né pomocí èoèky ono chvìní vidìt. Zkoumaný pøedmìt byl situován kolmo k srovnávací ladièce a byly zaznamenávány kmity obou pøedmìtù pomocí Lissajousových obrazcù.

Jeho obrazce se brzy staly pøedmìtem pøedvádìní jak ve školách, tak pøi nauèných pøednáškách. - Jeho objev vedl ke konstrukci pøístroje, nazvaného harmonograf, který byl zalo¾en na Blackburnovì kyvadle.

Londýnská firma Tisley & Spiller vyrábìla takovýto harmonograf pøedevším pro pøedvádìní Lissajousova pokusu - ke kresbì Lissajousových køivek. Dvì mechanicky provázaná kyvadla s hrotem na konci se pohybovala nad sklenìnou deskou, zaèernìnou nad plamenem a hroty seškrabovala saze. Posluchaèi mohli vidìt linky malebných vzorcù, jak je vidìt na obrázku.

Velké pøedvádìní tohoto pokusu se poøádalo na Všeobecné výstavì v Paøí¾i (Exposition Universelle) v r. 1867. Zprávu o pokusu uvedly i americké oficiální vìdecké zprávy „Reports of the United States Commissioners to the Paris Universal Exposition 1867“ (Zprávy zmocnìncù Spojených státù o paøí¾ské Všeobecné výstavì v r. 1867). Lidé se mohli pøesvìdèit, jak vypadají obrazce èasto pou¾ívané v západní hudbì - velká kvinta, malá tercie apod. Pøed oèima divákù Lissajous témìø „kouzlil“ své obrazce, které podle kmitoètu promìòoval, utváøel, zastavoval a zase vracel. Pøemìòoval jeden obrazec na druhý a podobnì.
Obrázek výstavištì následuje.
V pojednání Akademie vìd „Compes rendus“ vyšel v r. 1867 èlánek „Sur l’interfé-rence des ondes liquides“ (O interferenci vln kapalin).
Za pruského oble¾ení ve válce prusko-francouzské se Lissajousovi podaøilo uprchnout z oble¾ené Paøí¾e pomocí balónu a ještì bìhem války se v r. 1871 pou¾íval jím vynalezený optický telegraf.
V sedmdesátých letech devatenáctého století se pokusy se záznamem zvuku a s vnímáním zvuku také zabýval na pra¾ské Karlo-Ferdinandovì univerzitì brnìnský rodák, rakouský fyzik Ernst Mach (1838 - 1916).
Lissajousových pokusù pou¾il v r. 1882 pøi svých výzkumech také významný britský fyzik, nositel Nobelovy ceny lord Rayleigh (1842 - 1919) a citoval je ve svých pojednáních.
Lissajousovo pøedvádìní zvukových vln našlo velkou oblibu nejen u veøejnosti, ale i mezi vìdci. A tak byl v r. 1873 navr¾en „za své krásné pokusy“ a práce pøi pozorování, mìøení a výkladu pøi nich. na udìlení La Cazeovy ceny, kterou udìlovala Akademie vìd. Napsal tehdy pojednání „Sur le phonoptometre, instrument propre à l´étude optique des mouvements périodiques ou continus (O fonooptometru, zvláštním pøístroji na zkoumání periodických nebo plynulých pohybù).

Byl rovnì¾ v tomto roce kandidátem na akademika ve fyzikální sekci Akademie vìd, ale nebyl zvolen.

V r. 1874 se stal rektorem na savojské univerzitì Akademie v Chambéry v jihovýchodní Francii a hned následujícího roku se stal rektorem Akademie v Besançonu v departmentu Franche-Comté, o nìco severnìji.

V roce desátého výroèí úmrtí Léona Foucaulta Lissajousovi vyšel v èasopise „Recueil des travaux scientifiques“ (Sborník vìdeckých prací) èlánek „Notice historique sur la vie et les travaux de Léon Foucault“ (Historická poznámka o ¾ivotì a pracích Léona Foucaulta). Podle nìkterých zdrojù se podílel na pøípravì vydání spisù Foucaultových, ale i spisù dalšího fyzika, který se zabýval vlnìním - Augustina-Jeana Fresnela (1788 - 1827), známého vynálezce Fresnelovy èoèky.

V r. 1879 byl jmenován dopisujícím èlenem Akademie vìd.

Zemøel osmapadesátiletý v Plombières-les-Bains ve Vogézách, pravdìpodobnì pøi lázeòském pobytu. Místo jeho posledního odpoèinku známo není.

Jeho jednoduchý pokus byl pou¾íván pro mìøení vlnìní i mìøení zvuku, vèetnì mìøení rádiových vln do doby vynálezu osciloskopu a digitální techniky. S Lissajousovými obrazci se mù¾eme setkat v mechanice, akustice, elektomagnetismu, v optice pøi studiu polarizace svìtla. Jsou to pøesné metody a proto se více pou¾ívají v laboratoøích. Dnes je nalezneme v poèítaèové grafice.

Od r. 1965 u¾ívá Australská rozhlasová spoleènost (Australian Broadcasting Corporation - ABC) jeden z Lissajousových obrazcù jako svùj znak - své logo. 
Dobromila Lebrová
* * *
Zobrazit všechny èlánky autorky


Komentáøe
Poslední komentáø: 25.06.2021  08:04
 Datum
Jméno
Téma
 25.06.  08:04 Von
 24.06.  09:59 olga janíèková