Joseph Petzval - Joseph Petzval
Joseph Petzval | |
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| Nascer |
6 de janeiro de 1807 |
| Faleceu | 19 de setembro de 1891 (com 84 anos) |
| Nacionalidade | Alemão-húngaro |
| Cidadania | Reino da Hungria |
| Conhecido por |
Curvatura do campo de Petzval Contribuições para óptica geométrica , fotografia , cinematografia |
| Carreira científica | |
| Campos | Física |
| Instituições |
Universidade de Budapeste Universidade de Viena |
Joseph Petzval (6 de janeiro de 1807 - 19 de setembro de 1891) foi um matemático , inventor e físico mais conhecido por seu trabalho em óptica . Ele nasceu na cidade de Szepesbéla, no Reino da Hungria (em alemão: Zipser Bela, agora Spišská Belá na Eslováquia ).
Petzval estudou e mais tarde lecionou no Institutum Geometricum (atualmente Universidade de Tecnologia e Economia de Budapeste ) em Buda (hoje parte de Budapeste ). Ele chefiou o Instituto de Geometria Prática e Hidrologia / Arquitetura entre 1841 e 1848. Mais tarde, ele aceitou uma nomeação para uma cadeira de matemática na Universidade de Viena . Petzval tornou-se membro da Academia de Ciências da Hungria em 1873.
Petzval é considerado um dos principais fundadores da ótica geométrica , da fotografia moderna e da cinematografia . Entre suas invenções estão as lentes de retrato Petzval e os óculos de ópera , ambos ainda de uso comum hoje em dia. Ele também é creditado com a descoberta da transformada de Laplace e também é conhecido por seu extenso trabalho sobre aberração em sistemas ópticos .
Vida pregressa
Em 1801, o pai de Joseph Petzval casou -se com a zipser-alemã Susanne Kreutzmann, nascida em Szepesbéla, Reino da Hungria , filha do anterior professor da mesma escola em Szepesbéla. O casal criou seis filhos: Gustáv Adolf (1800–1803), que morreu prematuramente; Nestor Aemilianus (1804–1806); Joseph Maximilián (1807 - 1891); Petrol Baltazár (1809–1889); e três filhas. Em 1810, a família mudou-se para Késmárk (em alemão: Käsmark, hoje Kežmarok, Eslováquia) e em 1819 para Lőcse (em alemão: Leutschau, hoje Levoča, Eslováquia).
A família inteira compartilhava uma aptidão para a tecnologia. O pai de Joseph trabalhou como professor na escola evangélica em Szepesbéla, bem como organista em Szepesbéla e mais tarde em Késmárk. Ele também foi maestro e geodesista em Lőcse. Ele tinha uma reputação de excelente músico e compositor, que também era talentoso mecanicamente. Em 1824, ele obteve duas patentes: uma para melhorias no relógio de pêndulo e outra para um "polígrafo" ( máquina de escrever ). O irmão de Petzval, Petrol Baltazár Petzval, era um matemático, engenheiro e astrônomo muito respeitado .
Educação
Joseph Petzval frequentou a escola primária em Késmárk e começou seus estudos secundários em Késmárk e Podolin (em alemão: Pudlein, agora Podolínec, Eslováquia). Em 1º de outubro de 1819, ele voltou para sua família em Lőcse e entrou no ensino médio. Tanto no ensino fundamental quanto no ensino médio, ele se classificou entre os melhores de sua classe nas disciplinas de latim (a língua oficial do Reino da Hungria) e religião; no entanto, ele lutou com seu húngaro . Antes de chegar a Lőcse, ele também era muito fraco em matemática. Em Lőcse, no entanto, ele melhorou claramente nesta disciplina.
Uma anedota contada sobre Petzval é a seguinte: Quando sua família já havia decidido fazer um sapateiro em Petzval, ele leu o livro Artigo Analítico sobre os Elementos da Matemática do matemático alemão Hauser durante as férias de verão, logo após terminar sua quarta aula na escola primária. Ele estava se preparando para repetir uma aula de matemática. Depois que Petzval terminou o livro, a criança que tinha sido um aluno fraco da matemática rapidamente se tornou um gênio da matemática.
Depois de terminar o ensino médio, Petzval decidiu se mudar para o Institutum Geometricum, o corpo docente de engenharia da Universidade Pester. Antes disso, ele teve que completar um liceu de dois anos , que frequentou de 1823 a 1825 em Kassa (em alemão: Kaschau, hoje Košice, Eslováquia ). Quando lá chegou, em 1823, Petzval já era versado nas disciplinas de latim, análise matemática, literatura clássica e estilística. Além do eslovaco, ele falava perfeitamente em tcheco, alemão e húngaro. Com a ajuda do pai, ele também aprendeu francês e inglês.
Mais estudos e carreira
Depois de terminar o Liceu, Petzval trabalhou por um ano como educador do Conde Almássy no condado de Heves . Além de trazer algum dinheiro de que precisava com urgência, essa experiência também lhe proporcionou importantes contatos sociais.
De 1826 a 1828, Petzval estudou no Institutum Geometricum em Buda e obteve um diploma de engenharia em 1828. No mesmo ano, ingressou no programa de pós-graduação da universidade e tornou-se o autodeclarado presidente adjunto do Departamento de Física ( em 1831). De 1828 a 1835, Petzval trabalhou simultaneamente como engenheiro urbano para a cidade de Buda - especialmente como especialista em redução de enchentes e esgotos - e estudou matemática, mecânica e geometria prática. Ele escreveu um plano não realizado para construir um canal de navegação ao redor de Buda. Em 1830, seus cálculos de barragens salvaram a cidade de uma inundação causada pela inundação do Danúbio . Depois de receber seu Ph.D. em 1832, ele lecionou como professor associado na universidade. Durante este período, ele também se formou em matemática. Em 1835, foi nomeado professor universitário de matemática superior.
Depois de ser convidado para a Universidade de Viena em 1836, Petzval aceitou o cargo de cadeira de matemática lá em 1837, e trabalhou até 1877 como professor de matemática. Além da matemática, ele também se preocupava com mecânica, balística, óptica e acústica. Suas palestras sobre teoria de equações algébricas, que integram equações lineares e diferenciais com coeficientes constantes e variáveis, balística, teoria acústica e outras áreas, foram de alta qualidade e tiveram um grande público.
Petzval mudou-se para um mosteiro abandonado alugado na montanha Kahlenberg . Ele fundou sua própria oficina de afiação de vidro lá. Suas lentes tornaram-se mundialmente famosas porque Petzval também era um habilidoso apontador de lentes e mecânico de precisão.
Em 1840, ele projetou suas famosas lentes de retratos. 1845 trouxe disputas com o empresário Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer (1812-1878) sobre quem tinha o direito de produzir as lentes de Petzval. Em 1859, a casa de Petzval foi invadida e seus manuscritos - resultado de muitos anos de pesquisa - foram destruídos. Petzval nunca conseguiu reconstruir os documentos perdidos. Seu livro técnico mais refinado sobre óptica, perdido com seus manuscritos, nunca seria publicado. A partir de então, ele se preocupou principalmente com a acústica e começou a se retirar da sociedade. Seu empreendimento com Carl Dietzler fracassou em 1862 (veja mais adiante); Dietzler morreu em 1872.
Em 1869, aos 62 anos, Petzval casou-se com sua governanta, mas ela morreu quatro anos depois. Em 1877, ele parou de lecionar, retirou-se para um mosteiro em Kahlenberg e tornou-se um eremita .
Petzval morreu em Viena em 1891, quase esquecido, amargurado e destituído. Seu túmulo está no cemitério central de Viena. Sua amargura no final de sua vida provavelmente pode ser atribuída, por um lado, à sua contínua controvérsia com Voigtländer, à perda de seus manuscritos e ao fracasso comercial; e, por outro lado, ao fato de nunca ter sido realmente reconhecido por seu trabalho de uma vida inteira no campo da ótica. Pouco antes de sua morte, Petzval teria dito:
- " Eu venci a luz, tenho-a firmemente nas mãos, porque há muita escuridão no mundo também. "
Vida privada e hobbies
Petzval era um bom desportista e cavaleiro. Quando criança, ele sempre viajava com sua família para os Altos Tatras e também era um atleta dedicado. Em Viena, ele foi por muito tempo o melhor esgrimista e lutador de ringue da cidade. Ele também herdou um excelente talento para a música de seu pai. Supostamente, enquanto era palestrante em Viena, ele sempre cavalgava para suas palestras em um cavalo árabe preto.
Petzval nunca quis comunicar nada sobre sua vida privada e, portanto, foi relativamente inescrutável para os outros durante sua vida. Como o Dr. Ermenyi descreveu em seu livro, Dr. Josef Petzval's Life
- " ... ele chegou ao ponto de sempre inserir um ponto vazio, por exemplo, usar o anuário anual da Academia Imperial de Ciências, em tudo o que, além dos nomes dos membros, a data e o local aparecem acima mencionados para o nascimento para si mesmo nesta coluna. "
No final de sua vida, ele viveu em um isolamento cada vez maior em seu "castelo" em Kahlenberg, com apenas seu cavalo por companhia, embora várias academias e sociedades acadêmicas o tenham nomeado membro (membro da Academia de Ciências de Viena (1846/1849 ), membro externo da Academia de Ciências da Hungria (1873), membro honorário da União dos matemáticos e físicos tchecos (1881), portador do francês Charles Chevalier Platinmedaille e outros).
Disputas
Petzval impôs exigências muito altas a si mesmo e aos outros. Isso provavelmente estava relacionado com sua natureza crítica, contenciosa e sarcástica, que lhe trouxe muitos conflitos, principalmente no campo da matemática.
Petzval teve uma controvérsia com Christian Doppler sobre problemas de acústica, e Doppler respondeu em 1852 com um livro intitulado "Observações sobre as objeções apresentadas pelo professor Petzval contra a correção de minha teoria".
Em particular, ele esteve envolvido em longas disputas com o empresário Voigtländer. Isso começou em 1845, quando Petzval levantou a questão da fraude pela primeira vez. Como Petzval só detinha uma patente na Áustria, Voigtländer mudou sua produção para Braunschweig na Alemanha , onde produziu cerca de 60.000 lentes Petzval nos 20 anos seguintes. Petzval, por sua vez, cooperou desde 1854 com o produtor ótico austríaco Dietzler. As lentes deste último foram comercializadas na Áustria como " Dialyt fotográfico ", enquanto a Voigtländer comercializou as lentes na Alemanha e na Áustria como "Voightländer Orthoskop". Após mais interferência de Voigtländer, Dietzler faliu em 1862. Quando Petzval ameaçou com uma ação legal, Voigtländer fechou sua fábrica austríaca em 1866. Petzval poderia ter transferido o marketing, mas renunciou ao trabalho com óptica depois que sua casa foi roubada em 1859 e funcionou em vez da acústica. Em 1862, ele também parou de dar aulas de óptica.
Descobertas e invenções
Óptica
As maiores conquistas de Petzval estão em seu trabalho com a ótica geométrica . Em 1839, Louis Daguerre apresentou o Daguerreótipo , o primeiro processo fotográfico de sucesso comercial. O calótipo de Fox Talbot foi descoberto antes, mas não teve sucesso comercial. Petzval soube da invenção de seu amigo, o professor vonense Andreas von Ettingshausen . O daguerreótipo era problemático, pois exigia tempos de exposição de até 30 minutos para criar um retrato. Com a insistência de Ettingshausen, Petzval montou uma oficina e laboratório em Kahlenberg em Viena e, após seis meses de cálculos complexos, produziu designs para lentes objetivas aprimoradas para retratos e fotografia de paisagem . Como a artilharia era uma das poucas ocupações que usava cálculos matemáticos avançados na época, o arquiduque Ludwig emprestou oito canhões de artilharia e três cabos para os esforços computacionais. Os cálculos que esses homens realizaram em conjunto uns com os outros foram considerados um exemplo antigo (embora humano) de um computador paralelo .
A lente objetiva de retrato de Petzval ( Petzval Porträtobjektiv ) era uma Anachromatischer vierlinser quase sem distorção (lente objetiva acromática dupla, com quatro lentes em três grupos). A intensidade luminosa dessa "lente de retrato" plana era substancialmente mais alta do que o padrão daguerre de 1839, a lente Wollaston Chevalier ( f / 16 ). A tela f /3.6 com uma distância focal de 160 mm tornou possível tempos de exposição muito mais curtos - usando exposições de apenas cerca de 15 a 30 segundos em comparação com os 10 minutos anteriores. Assim, os instantâneos tornaram-se possíveis pela primeira vez.
A lente objetiva de retrato consistia em uma lente dupla cimentada na frente ( f / 5) e uma lente dupla com uma lacuna na parte de trás. A lente dupla traseira foi necessária para a correção de erros esféricos e de coma. A lente Chevalier usava duas lentes duplas cimentadas, mas foi imediatamente substituída pela lente Petzval, de modo que a Petzval Porträtlinse foi a primeira lente cimentada em uso generalizado. As primeiras lentes objetivas de retrato eram bastante pequenas e tinham um diâmetro de 2,6 cm. As lentes Petzval de 1856 produzidas por Dietzler tinham 15 cm de diâmetro e 15 kg de peso, com as quais se podiam fazer retratos de 33 por 42 cm. [1]
Em 1840, Petzval permitiu que o empresário vienense Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer produzisse a lente por um pagamento único de 2.000 guldens, sem patente ou contrato, o que mais tarde levou a uma controvérsia duradoura entre Petzval e Voigtländer. Voigtländer, que havia confirmado o processo por meio de seus próprios cálculos, produziu um protótipo em maio de 1840 e começou a produção das lentes para as câmeras daguerrótipo em 1841, fazendo fortuna no processo. As câmeras termiônicas eram feitas de latão, usando placas redondas de daguerreótipo que expunham um diâmetro de 8 cm. Em 1841, 600 dessas câmeras foram fabricadas e vendidas a um preço de 120 guldens. Voigtländer recebeu uma medalha na exposição mundial de Paris por este feito. Essas primeiras câmeras com corpo de metal foram protótipos das câmeras modernas de hoje. Demorou mais 50 anos até que uma câmera melhorada se tornasse disponível. A lente objetiva de retrato de Petzval foi usada na década de 1920 (frequentemente com outros nomes) em câmeras e hoje é usada em projetores. A lente desempenhou um papel importante no desenvolvimento da fotografia e da cinematografia.
Mesmo com todas as melhorias aparentes, Petzval estava insatisfeito com a lente e, após algumas melhorias, deixou-a para outros produzirem e patentearem. A câmera com a nova objetiva de paisagem, produzida por Dietzler, possuía uma câmara leve dobrável com fole duplo. Petzval nunca obteve lucro comercial com as lentes.
Entre outras obras de Petzval estão a invenção de óculos de ópera, cálculos de sistema de lentes que levaram à perfeição de um telescópio e microscópio (1843), cálculos para binóculos eficientes e construção de novos holofotes (1847). Seu plano para a construção de sistemas de iluminação para navios no Danúbio não pôde ser executado, no entanto. Sua lâmpada de espelho especial (lâmpada Petzval), que possibilitou o aproveitamento máximo da energia da luz, foi usada principalmente para os projetores de brilho desenvolvidos pela Petzval. Petzval também pode ser considerado o inventor do sistema moderno de lentes não-estigmáticas, com base nos registros de sua propriedade. Por volta de 1860, Petzval conduziu medições fotogramétricas usando um equipamento que ele havia projetado. Ele também provou cientificamente que compostos sólidos brilhantes emitem mais luz do que gases em combustão. Carl Freiherr Auer von Welsbach mais tarde aplicou esse princípio à lâmpada a gás que projetou.
As realizações de Petzval são usadas hoje em cinema, astronomia e meteorologia. A lente Astro-Petzval-Objektiv é usada em astronomia. Esta objetiva fez uma ilustração sem distorção de grande parte do céu, além de permitir fotografar galáxias e campos estelares. As empresas ópticas alemãs (Töpfer, Voigtländerkorrigie, Zeiss ) produziram as lentes objetivas Petzval até a década de 1940. As maiores contribuições de Petzval à óptica são suas bases teóricas para a construção e correção de sistemas de lentes ópticas. Ele realizou um trabalho fundamental para a teoria da aberração em sistemas ópticos. Alguns termos centrais deste campo foram posteriormente nomeados em homenagem a Petzval:
- A superfície Petzval é o plano de imagem geralmente curvo de um sistema óptico não ajustado.
- No caso de aderência à condição Petzval, a superfície Petzval é plana.
Para pesar dos físicos, Petzval nunca lançou uma obra ótica multi-volume preparada.
Matemática
Em matemática, Petzval enfatizou a aplicabilidade prática. Ele disse: "A humanidade não existe para o bem da ciência, mas a ciência deve ser usada para melhorar as condições da humanidade." Ele trabalhou em aplicações da transformação de Laplace . Pode-se argumentar que ela poderia ser chamada de "transformação de Petzval", uma vez que ele foi o primeiro a estudá-la e suas aplicações em equações diferenciais lineares de forma sistemática. Seu trabalho foi muito completo, mas não totalmente satisfatório, já que ele não poderia usar uma integração de ponta para inverter a transformação. Petzval escreveu um artigo em dois volumes e também um longo trabalho sobre o assunto. Uma polêmica com o estudante Simon Spritzer, que acusou Petzval de plágio de Pierre-Simon Laplace , levou os matemáticos influenciados por Spritzer George Boole e Jules Henri Poincaré a mais tarde batizar a transformação com o nome de Laplace. Petzval tentou representar praticamente tudo em seu ambiente matematicamente. Assim, ele tentou modelar matematicamente a esgrima ou o curso do cavalo. Sua obsessão pela matemática finalmente levou à descoberta da objetiva do retrato.
Acústica
No estudo da acústica , Petzval preocupava-se particularmente com as oscilações das cordas , as equações diferenciais das oscilações das cordas e a teoria matemática dos instrumentos musicais. Ele projetou um piano com três sequências de teclas. Petzval desenvolveu uma teoria das oscilações de cordas tensas, bem como sua própria teoria dos sistemas de tons.
Memoriais
O Museu de História da Fotografia e Cinematografia Jozef Maximilián Petzval, parte do Museu Técnico Eslovaco de Košice, está localizado em Spišská Belá, na casa onde Petzval nasceu. A cratera Petzval no outro lado da Lua leva o seu nome, assim como as estradas e estátuas na moderna Eslováquia, Áustria e Hungria.
Em 1980, um planetóide (3716 Petzval, 1980 TG) foi nomeado após Petzval a pedido do instituto astronômico em Tatranská Lomnica e cientistas tchecos; As lentes objetivas de retrato de Petzval possibilitaram a descoberta de muitos planetóides no final do século XIX. O Conselho de Educação austríaco concedeu a "Medalha Petzval" por realizações especiais na área da fotografia científica desde 1928.
Etnia e nome
The Magyar Tudományos Akadémia Acta technica, Volume 25, 1959 observa uma disputa sobre a etnia de Petzval. De acordo com a Academia Húngara de Ciências:
"Os austríacos declararam que Petzval era austríaco, os tchecos tentaram provar sua origem boêmia , os eslovacos alegando que o condado de Szepes , onde Petzval nasceu, agora fica na Eslováquia , então ele deve ter sido eslovaco. "
A mesma publicação também cita a afirmação expressa de Petzval de ser húngaro e "... filho leal da pátria". Conforme mencionado anteriormente, ele lutou contra a língua húngara na escola, uma vez que não era sua língua materna. Os contemporâneos de Petzval aceitaram amplamente que ele era húngaro, como Petzval sempre proclamou. "Ele viveu 54 anos de sua vida em Viena, mas não podia se tornar, e não se tornou um vienense - devotamente ao seu país natal, ele permaneceu um húngaro." - disse Lueger, prefeito de Viena, no enterro de Petzval.
Trabalho
- Bericht über die Ergebnisse einiger dioptrischen Untersuchungen ( Peste , 1843)
- Eigenschaften einer guten Camera-Obscura ( Wien , 1847)
- Integration der linearen Differenzialgleichungen mit Constanten und veränderlichen Coefficienten, I – II. ( Viena , 1853-1859)
- Berichte über optische Untersuchungen ( Wien , 1857)
- Über das neue Landschaft - als Fernobjektiv ( Viena , 1858)
- Theorie der Störungen der Stützlinien (bei Gewölben und Hängebrücken) ( Leipzig , 1904-1905)
- Theorie der Tonsysteme ( Leipzig , 1904-1905)
- Aus den Vorlesungen über Ballistik. Ein Beitr. zur Geschichte der Ballistik ( Leipzig , 1908)
Referências
links externos
- Artigo sobre lentes Petzval
- József Petzvál
- www.info.omikk.bme.hu (em húngaro)
- Prêmio Jozef Petzval (em húngaro)
- Medalha Jozef Petzval (em húngaro)
- Joseph Petzval em Monoskop.org