De Lorentz-Lorenz-vergelijking is een formule die de brekingsindex van een stof relateert aan de elektronische polariseerbaarheid van de samenstellende deeltjes. Maar wist u wie de genoemde vergelijking als eerste ontdekte?
Natuurkundige Ludvig Lorenz ontwikkelde een wiskundige vergelijking om de breking van licht en de dichtheid van een zuivere transparante substantie te beschrijven. Een andere natuurkundige, Hendrick Lorentz, ontdekte bijna tien jaar later dezelfde vergelijking.
Wie was Ludvig Lorenz?
Ludvig Valentin Lorenz werd geboren in Elsinore, Denemarken in 1829. Toen hij net dertien was, werd Lorenz' interesse voor natuurkunde gewekt toen hij een lezing bijwoonde die werd gegeven door de Society for the Dissemination of Natural Science. De lezing deed Lorenz besluiten dat hij verdere kennis in wiskunde en natuurkunde wilde nastreven.
De Deense natuurkundige begon verschillende cursussen te volgen aan de Polytechnische Hogeschool en de Universiteit van Kopenhagen. Hij studeerde af als een polytechnische kandidaat in de chemie in 1852. Lorenz heeft echter nooit een formele opleiding in natuurkunde genoten, zijn favoriete vakgebied. Door steun van zowel overheids- als particuliere subsidies bevond Lorenz zich in 1858 in Parijs om zijn studie theoretische natuurkunde voort te zetten.
Hij specialiseerde zich in theorieën over optica en elasticiteit, en in 1866 werd hij verkozen tot lid van de prestigieuze Koninklijke Deense Academie voor Wetenschappen en Letteren. In hetzelfde jaar werd hij aangesteld als leraar aan de militaire middelbare school in Kopenhagen, waar zijn ambtstermijn 21 jaar bereikte.
Lorenz probeerde een baan als docent te krijgen aan de Universiteit van Kopenhagen en het Polytechnisch College, maar slaagde daar niet in. In 1887 ontving hij een genereus aanbod van de Carlsberg Stichting van Carlsberg-brouwerijen. De stichting bood aan de Deense natuurkundige als onafhankelijk onderzoeker te betalen om hem in staat te stellen door te gaan met zijn ontdekkingen. (Bron: ARXIV)
Het merkwaardige geval van toeval
Nadat hij aanvankelijk de mechanische modellen van licht had overgenomen die door eerdere wetenschappers waren gepubliceerd, wilde de Deense natuurkundige een lichttheorie baseren op direct waarneembare grootheden zoals intensiteit, snelheid, de voortplantingsrichting, kleur, fase en polarisatievlak.
Dit werd Lorenz' bekendste werk over optica, dat het resultaat was van systematische studies van breking en de relatie ervan met de moleculaire toestand van een transparant medium. Vervolgens publiceerde hij zijn werk in 1869, dat was geschreven in het Deens, dat bekend stond als de Lorenz-vergelijking.
Onbekend bij Lorenz, bestudeerde een 25-jarige Nederlandse wetenschapper, Hendrik A. Lorentz, dezelfde theorie van licht. Het verschil in de studies van de twee wetenschappers was hun aanpak. De Deense Lorenz benaderde zijn studie vanuit een mechanisch natuurkundig referentiepunt, terwijl de Nederlandse Lorentz zijn studie vanuit een elektromagnetische theorie benaderde. Ondanks het verschil in referentie, trokken de twee dezelfde brekingsformule af.
Ten tijde van zijn proefschrift was de Nederlandse Lorentz ook niet op de hoogte van Lorenz' werken, aangezien Lorentz zijn werk in het Nederlands publiceerde. Ze hoorden pas van elkaars werk toen de Duitse vertalingen van hun papers werden gepubliceerd in Annals of Physics in 1880.
Hun gecombineerde werk werd bekend als de Lorenz-Lorentz-vergelijking. De vergelijking leidde tot veel experimenten in moleculaire refractiviteit. Het werd een essentieel hulpmiddel in de nieuwe fysische chemie.
Andere wetenschappers kregen waardevolle informatie over de bindingen van chemische verbindingen, hun samenstelling en de grootte van moleculen en ionen. (Bron: ARXIV)