- บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
- ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)
การศึกษาลึกลงไปในเรื่องของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้มีการบุกเบิกอย่างเป็นรูปธรรมโดย Michael Faraday, James Clerk Maxwell และ Heinrich Hertz โดยเฉพาะความสงสัยในเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างสนามไฟฟ้าและแสง ซึ่งมีการศึกษาและทดลองอย่างมากมายจากนักฟิสิกส์ในสมัยนั้น ส่วนผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อแสงนั้น Michael Faraday เป็นบุคคลแรกที่ได้ศึกษาและทดลองอย่างจริงจังและได้ค้นพบในปี ค.ศ. 1845 ถึงผลของสนามแม่เหล็กที่ทำให้ทิศทางของโพลาไรเซชันของแสง (ทิศทางของสนามไฟฟ้าของแสง) หมุนไป อย่างไรก็ตามการทดลองสุดท้ายของ Michael Faraday ที่จะพยายามศึกษาถึงผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อการเดินทางของแสงนั้นไม่ประสบผล
การทดลองสุดท้ายของ Michael Faraday และปรากฏการณ์ที่สนามแม่เหล็กมีต่อคุณสมบัติของแสงของวัสดุที่ John Kerr ได้ค้นพบ (เป็นที่รู้จักกันในชื่อ ปรากฏการณ์ของ Kerr) เป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้ศาสตราจารย์ Pieter Zeeman เริ่มต้นศึกษาและพบว่าสนามแม่เหล็กมีผลต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและมีผลต่อแสงที่ถูกปลดปล่อยออกมาในขณะที่อิเล็กตรอนเปลี่ยนระดับชั้นพลังงาน โดยเฉพาะเส้นสเปกตรัมของแสงที่ถูกแยกออกมาเป็นเส้นสเปกตรัมที่มีความละเอียดมากขึ้นหลายๆ เส้น ด้วยทฤษฎีอิเล็กตรอนของ Hendrik A. Lorentz ที่เป็นทั้งครูและเพื่อนที่ดีของเขา ทำให้เขาสามารถอธิบายถึงปรากฏการณ์นี้ และ ยังพบด้วยว่าแสงที่ถูกแยกออกมาด้วยแรงของสนามแม่เหล็กนี้ นอกเหนือจากมีเส้นสเปกตรัมที่ต่างกันแล้วยังมีทิศของโพลาไรเซชันที่ตั้งฉากกันด้วย ผลการค้นพบนี้ทำให้เรามีความเข้าใจมากขึ้นในเรื่องของเส้นสเปกตรัมของแสงที่เกิดขึ้นสำหรับการศึกษาในเรื่องของโครงสร้างของโมเลกุล ส่วนการค้นพบทฤษฎีอิเล็กตรอนนั้นยังช่วยให้เข้าใจถึงทฤษฎีพื้นฐานของรังสีเอ็กซ์ และความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีหักเหของแสงของวัสดุกับสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ามากขึ้น อนึ่งในช่วงปี ค.ศ. 1980-2000 ได้มีการเสนอที่จะนำเลเซอร์ที่สร้างขึ้นจากปรากฏการณ์ Zeeman ที่ให้แสงออกมามากกว่า 2 ความถี่และมีโพลาไรเซชันที่ตั้งฉากกันในคราวเดียวมาแทรกสอดกันเพื่อสร้างคลื่นมิลลิมิเตอร์ (mm Wave) สำหรับใช้ควบคุมระบบเรดาร์อีกด้วย
- ประวัติย่อ : Hendrik Antoon Lorentz
Hendrik Antoon Lorentz เกิดเมื่อวันที่ 18 กรกฎาคม ค.ศ. 1853 ที่เมือง Arnhem เนเธอร์แลนด์ ด้วยแรงจูงใจที่ได้จากการเรียนดาราศาสตร์จากครูทำให้ Lorentz เลือกเรียนฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่ University of Leiden เมื่อ Lorentz อายุได้ 22 ปีก็จบการศึกษาระดับปริญญาเอกจากวิทยานิพนธ์ที่เกี่ยวข้องกับการนำทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell มาศึกษาถึงการหักเหและการสะท้อนของแสง และเมื่ออายุเพียง 24 ปี ก็ได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าทางด้านทฤษฎีฟิสิกส์ที่ University of Leiden ในช่วง 20 ปีแรกของการทำงาน Lorentz สนใจใช้ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามาอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางไฟฟ้า คุณสมบัติทางแม่เหล็ก และ แสง และยังได้เผยแพร่ผลงานวิชาการครอบคลุมศาสตร์ทางด้านเครื่องกล เทอร์โมไดนามิก ไฮโดรไดนามิก ทฤษฎีจลน์ และ โซลิคสเตทของแสง เมื่อเกษียณอายุในปี ค.ศ. 1912 เขาได้รับแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการด้านการวิจัยที่พิพิธภัณฑ์ Teylers แต่ก็ยังคงสอนที่ University of Leiden อยู่ ปี ค.ศ. 1919 ได้รับแต่งตั้งให้เป็นประธานในคณะกรรมการศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำทะเล ซึ่งผลที่ได้ถือได้ว่าเป็นงานที่โดดเด่นมากงานหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับศาสตร์ทางด้านวิศวกรรมชลศาสตร์ ด้วยบุคลิคที่เป็นคนไม่เห็นแก่ตัว และ จริงใจกับคนรอบข้างทำให้ Lorentz เป็นที่รักของทุกคนอีกด้วย
- ประวัติย่อ : Pieter Zeeman
Pieter Zeeman เกิดเมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม ค.ศ. 1865 ที่เมือง Zonnemaire ซึ่งเป็นเมืองเล็กๆ บนเกาะ Schouwen-Duiveland ของเนเธอร์แลนด์ ด้วยความเป็นเด็กที่ช่างสังเกตทำให้ขณะเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลายได้ส่งบทความวิชาการเกี่ยวกับออโรรา (Aurora) เผยแพร่ลงวารสาร Nature ในปี ค.ศ. 1885 เขาได้เข้าเรียนฟิสิกส์ที่ University of Leiden ภายใต้อาจารย์ที่ปรึกษาสองคนคือ Kamerlingh Onnes และ Hendrik Lorentz ก่อนที่ Pieter จะจบการศึกษาเพียงหนึ่งปี เขาก็เริ่มเป็นผู้ช่วยให้กับ Lorentz แล้วและทำการศึกษาปรากฏการณ์ Kerr ระหว่างทำงานที่ University of Leiden ในช่วงปี ค.ศ. 1896 เขาได้ขัดคำสั่งหัวหน้าแล็ปด้วยการทำการทดลองวัดการแยกตัวของเส้นสเปกตรัมภายใต้สนามแม่เหล็กแรงสูง ซึ่งผลที่ตามมาคือเขาถูกไล่ออก แต่สิ่งดีๆ หลายอย่างที่ตามมาหลังจากการศึกษานั้นคือ เขาได้การตอบรับให้เป็นอาจารย์ที่ Amsterdam ในปี ค.ศ. 1897 และได้รับแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์เมื่อปี ค.ศ. 1900 ก่อนที่จะได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1902 ในปี ค.ศ. 1908 เขายังได้รับการแต่งตั้งให้เป็นผู้อำนวยการของสถาบันฟิสิกส์ในเมือง Amsterdam แทน Van der Waals ด้วย
แหล่งข้อมูล
- Nobel Lectures in Physics 1901-1921, World Scientific Publishing, November 1998.
- https://nobelprize.org, accessed Feb 2019.
- https://en.wikipedia.org, accessed Feb 2019.
- ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.