Philipp Lenard

Varhainen elämä ja työ

Philipp Lenard syntyi Pressburgissa (nykyisessä Bratislavassa) 7. kesäkuuta 1862 Unkarin kuningaskunnassa. Lenardin perhe oli saksalaista syntyperää. Hänen isänsä Philipp von Lenardis (1812-1896) oli viinikauppias Pressburgissa. Hänen äitinsä oli Antonie Baumann (1831-1865). Vuonna 1880 hän opiskeli fysiikkaa ja kemiaa Wienissä ja Budapestissa ja palasi Pressburgiin vuonna 1882. Kun häneltä evättiin assistentin paikka Budapestin yliopistossa vuonna 1883, hän muutti Heidelbergiin. Hän opiskeli Robert Bunsenin johdolla ja myös yhden lukukauden Berliinissä Hermann von Helmholtzin johdolla. Hän sai tohtorin tutkinnon vuonna 1886. Vuonna 1887 hän palasi Budapestiin Loránd Eötvösin palvelukseen. Työskenneltyään Aachenissa, Bonnissa, Breslaussa, Heidelbergissä (1896-1898) ja Kielissä (1898-1907) hän palasi Heidelbergin yliopistoon vuonna 1907 Philipp Lenard -instituutin johtajaksi. Vuonna 1905 Lenardista tuli Ruotsin kuninkaallisen tiedeakatemian jäsen. Vuonna 1907 hänestä tuli Unkarin tiedeakatemian jäsen.

Hän tutki fosforesenssia, luminesenssiä ja liekkien johtavuutta.

Panokset fysiikkaan

Valosähköiset tutkimukset

Lenard aloitti katodisäteiden tutkimuksen vuonna 1888. Nämä säteet valmistettiin yksinkertaisissa, osittain evakuoiduissa lasiputkissa. Niiden sisällä oli metallielektrodeja, joiden yli voitiin asettaa korkea jännite. Säteitä oli vaikea tutkia suljettujen lasiputkien sisällä. Niihin oli vaikea päästä käsiksi, ja putkissa oli edelleen ilmamolekyylejä. Lenard pystyi tekemään lasiin pieniä metalli-ikkunoita, jotka olivat tarpeeksi paksuja, jotta ne kestäisivät paineen, mutta tarpeeksi ohuita, jotta säteet pääsisivät läpi. Hän saattoi päästää säteet ulos laboratorioon tai toiseen kammioon, joka oli täysin ilmaton. Nämä ikkunat tunnetaan nykyään Lenardin ikkunoina. Hän pystyi helposti havaitsemaan säteet ja mittaamaan niiden voimakkuuden käyttämällä paperiarkkeja, joissa oli kerros fosforisoivia aineita.

Lenard havaitsi, että katodisäteiden absorptio oli verrannollinen niiden läpi kulkevan materiaalin tiheyteen. Tämä oli vastakohta ajatukselle, jonka mukaan ne olisivat jonkinlaista sähkömagneettista säteilyä. Hän osoitti myös, että säteet saattoivat kulkea ilman läpi ja näyttivät siroavan sitä. Tämä tarkoitti, että niiden täytyi olla hiukkasia, jotka olivat jopa pienempiä kuin ilman molekyylit. Hän vahvisti osan J.J. Thomsonin työstä, ja tämä osoitti, että katodisäteet olivat negatiivisesti varattujen energeettisten hiukkasten virtoja. Hän kutsui niitä Helmholtzin mukaan sähkön kvanteiksi tai lyhyesti kvanteiksi. J.J. Thomson oli kutsunut niitä korpuskeleiksi, mutta elektroneista tuli arkipäiväinen termi. Lenard käytti tätä tietoa sekä hänen ja muiden aikaisempien kokeidensa tuloksia säteiden absorptiosta metalleissa. Hän osoitti, että elektronit olivat atomin osia. Lenard selvitti, että atomit olivat enimmäkseen tyhjää tilaa. Hänen mukaansa jokainen atomi koostuu tyhjästä tilasta ja sähköisesti neutraaleista "dynamiideiksi" kutsutuista kappaleista, joista kukin koostuu elektronista ja yhtä suuresta positiivisesta varauksesta.

Hän teki kokeita Crookesin putken avulla. Hän osoitti, että säteet, jotka syntyivät säteilytettäessä metalleja tyhjiössä ultraviolettivalolla, olivat katodisäteiden kaltaisia. Hän havaitsi, että säteiden energia oli riippumaton valon voimakkuudesta, mutta se oli suurempi lyhyemmillä valon aallonpituuksilla.

Albert Einstein selitti tämän kvanttiefektiksi. Teorian mukaan katodisäteilyn energian ja taajuuden välinen kuvaaja olisi suora viiva, jonka kaltevuus olisi Planckin vakion h suuruinen. Tämä todistettiin joitakin vuosia myöhemmin. Einstein sai tästä teoriasta Nobelin fysiikan palkinnon. Lenard ei pitänyt Einsteinin saamasta huomiosta. Hän ei uskonut Einsteinin teorioihin, myös suhteellisuusteoriaan. Hän oli kuitenkin samaa mieltä Einsteinin selityksestä valosähköisestä ilmiöstä.

Lenard sai vuoden 1905 Nobelin fysiikan palkinnon tunnustuksena tästä työstä.

Meteorologinen osuus

Lenard oli ensimmäinen henkilö, joka tutki vuonna 1892 sitä, mitä nykyään kutsutaan Lenard-ilmiöksi. Kyseessä on vesipisaroiden aerodynaamiseen hajoamiseen liittyvä sähkövarausten erottuminen. Se tunnetaan myös nimellä suihkusähköistyminen tai vesiputousilmiö.

Hän tutki sadepisaroiden kokoa ja muotoa. Hän rakensi tuulitunnelin, jossa vesipisaroita voitiin pitää paikoillaan muutaman sekunnin ajan. Hän havaitsi, että suuret sadepisarat eivät ole kyyneleenmuotoisia, vaan pikemminkin hampurilaispullan muotoisia.

Philipp Lenardin dynaaminen atomimalli, 1903.

Deutsche Physik

Lenard oli vahva saksalaisnationalisti, eikä pitänyt "englantilaisesta fysiikasta". Hänen mielestään englantilaiset olivat varastaneet ideansa Saksasta. Hän liittyi kansallissosialistiseen puolueeseen ennen kuin se oli suosittu. Hän sanoi, että Saksan pitäisi luottaa "saksalaiseen fysiikkaan" ja jättää huomiotta "juutalaisen fysiikan" väärät ja tarkoituksellisesti harhaanjohtavat ajatukset. Tällä hän tarkoitti Albert Einsteinin teorioita, mukaan lukien suhteellisuusteoriaa koskeva "juutalainen huijaus". Hänestä tuli Adolf Hitlerin neuvonantaja ja arjalaisen fysiikan päällikkö.

Lenard jäi eläkkeelle Heidelbergin yliopistosta teoreettisen fysiikan professorina vuonna 1931. Liittoutuneiden miehitysjoukot poistivat hänet kunniatehtävästään vuonna 1945. Helmholtz-Gymnasium Heidelberg oli nimetty Philipp Lenard Schule vuodesta 1927 vuoteen 1945. se nimettiin uudelleen syyskuussa 1945, Sotilashallitus poisti natsien kadunnimet ja muistomerkit. Lenard kuoli vuonna 1947 Messelhausenissa Saksassa.

• Royal Society: Rumfordin mitali, 1896
• Italian tiedeyhdistys: Matteucci-mitali, 1896
• Ranskan tiedeakatemia: Prix La Caze, 1897
• Franklin-instituutti: Franklin-mitali, 1932
• Nobelin fysiikan palkinto, 1905
• Kuun pohjoisnavan lähellä sijaitseva kraatteri oli hänen perässään vuonna 2008.