De Lorentz-Lorenz-vergelijking is een formule die de brekingsindex van een stof relateert aan de elektronische polariseerbaarheid van de samenstellende deeltjes. Maar wist je wie de genoemde vergelijking als eerste ontdekte?
Fysicus Ludvig Lorenz ontwikkelde een wiskundige vergelijking om de breking van licht en de dichtheid van een zuivere transparante stof te beschrijven. Een andere fysicus, Hendrick Lorentz, ontdekte dezelfde vergelijking bijna tien jaar later.
Wie was Ludvig Lorenz?
Ludvig Valentin Lorenz werd geboren in Elsinore, Denemarken in 1829. Toen hij slechts dertien jaar oud was, werd Lorenz' interesse in de natuurkunde gewekt toen hij een lezing bijwoonde die werd gehouden door de Vereniging voor Verspreiding van Natuurwetenschappen. De lezing deed Lorenz besluiten dat hij verder kennis wilde vergaren in wiskunde en natuurkunde.
De Deense fysicus begon verschillende cursussen te volgen aan het Polytechnisch College en de Universiteit van Kopenhagen. Hij studeerde af als polytechnisch kandidaat in de chemie in 1852. Lorenz kreeg echter nooit formeel onderwijs in de natuurkunde, zijn favoriete vakgebied. Dankzij steun van zowel de overheid als particuliere beurzen bevond Lorenz zich in 1858 in Parijs om zijn studies in de theoretische natuurkunde voort te zetten.
Hij specialiseerde zich in theorieën over optica en elasticiteit, en in 1866 werd hij gekozen als lid van de prestigieuze Koninklijke Deense Academie voor Wetenschappen en Letteren. In hetzelfde jaar werd hij aangesteld als docent aan de Militaire Hogeschool in Kopenhagen, waar zijn dienstverband 21 jaar duurde.
Lorenz probeerde een docentpositie te bemachtigen aan de Universiteit van Kopenhagen en het Polytechnisch College, maar was niet succesvol. In 1887 ontving hij een genereus aanbod van de Carlsberg Stichting van Carlsberg Brouwerijen. De stichting bood aan de Deense fysicus te betalen als onafhankelijk onderzoeker zodat hij zijn ontdekkingen kon voortzetten. (Bron: ARXIV)
Het Curieuze Geval van Toeval
Na aanvankelijk de mechanische lichtmodellen van eerdere wetenschappers te hebben overgenomen, wilde de Deense fysicus een lichttheorie baseren op direct waarneembare grootheden zoals intensiteit, snelheid, de voortplantingsrichting, kleur, fase en het polarisatievlak.
Dit werd Lorenz' bekendste werk op het gebied van optica, voortgekomen uit systematische studies van breking en de relatie ervan met de moleculaire toestand van een transparant medium. Hij publiceerde vervolgens zijn werk in 1869, geschreven in het Deens, dat bekend werd als de Lorenz-vergelijking.
Onbekend voor Lorenz bestudeerde de 25-jarige Nederlandse wetenschapper Hendrik A. Lorentz dezelfde lichttheorie. Het verschil in de studies van de twee wetenschappers lag in hun aanpak. De Deense Lorenz benaderde zijn studie vanuit een mechanisch‑fysisch referentiekader, terwijl de Nederlandse Lorentz zijn studie benaderde vanuit een elektromagnetische theorie. Ondanks het verschil in referentie kwamen de twee tot dezelfde brekingsformule.
Ten tijde van zijn proefschrift was de Nederlandse Lorentz zich ook niet bewust van het werk van Lorenz, aangezien Lorentz zijn werk in het Nederlands publiceerde. Ze kwamen pas van elkaars werk op de hoogte toen Duitse vertalingen van hun artikelen in 1880 in Annalen der Physik werden gepubliceerd.
Hun gecombineerde werk werd bekend als de Lorenz-Lorentz-vergelijking. De vergelijking stimuleerde vele experimenten in moleculaire refractiviteit. Het werd een essentieel hulpmiddel in de nieuwe fysische chemie.
Andere wetenschappers verkregen waardevolle informatie over de bindingen van chemische verbindingen, hun samenstelling en de grootte van moleculen en ionen. (Bron: ARXIV)
