אטיין לואי מאלוס

אטיין-לואי מאלוס (בצרפתית: Étienne-Louis Malus; 23 ביולי 1775 – 23 בפברואר או 24 בפברואר 1812) היה קצין, מהנדס, פיזיקאי ומתמטיקאי צרפתי שגילה את העובדה שאור מוחזר הופך מקוטב וטבע את המונח קיטוב. היה הן ניסיונאי והן תאורטיקן.

 השכלה ושירות צבאי 
מאלוס נולד ב-1775 בפריז שבצרפת. את ראשית השכלתו רכש בחינוך ביתי, בו למד מתמטיקה וספרות. ב-1793 החל ללמוד בבית הספר להנדסה צבאית במזייר, ובין מוריו היה המתמטיקאי גספאר מונז'. בשנת 1793 אולץ לעזוב את בית הספר מסיבות פוליטיות, בגלל מעמדו של אביו כשר הכספים בזמן המהפיכה. כתוצאה מכך הצטרף לצבא כחייל פשוט והוצב בדנקרק. במסגרת שירותו נשלח בשנת 1794 להמשיך את לימודיו באקול פוליטקניק, ולמד אצל ז'אן-בטיסט ז'וזף פורייה. הוא היה אחד התלמידים הראשונים באקול פוליטקניק, וכבר במהלך לימודיו שם החל לבצע מחקרים על מעבר אור בחומרים בעלי מקדמי שבירה שונים וקודם על ידי פייר-סימון לפלס. מאלוס שימר את הקשר עם האקול פוליטקניק בשמשו שם כבוחן כל חייו, בתחילה בגאומטריה ואנאליזה ולאחר מכן גם בפיזיקה. משרה זו איפשרה לו ביקורים תכופים בפריז וקשרים עם מדענים אחרים. ב-1796, לאחר סיום לימודיו, חזר מאלוס לצבא, ב-20 בפברואר 1796 מונה למהנדס בדרגת קצונה נמוכה (סבלויטנט) וב-19 ביוני 1796 קודם לדרגת קפטן.

ב-1797 השתתף מאלוס בקרב על הריין. בין השנים 1798 ו-1801, השתתף מאלוס כמהנדס צבאי בפלישת נפוליאון למצרים, ושב לצרפת ב-14 באוקטובר 1801. מאלוס גם היה חבר במחלקת המתמטיקה של , שנוסד במהלך שהותו במצריים וכלל 12 מתמטיקאים, בניהם מונז' ופורייה, וכן את נפוליאון עצמו. המשיך לשרת בצבא בתפקידים שונים עד לקבלת דרגת מיג'ור בהנדסה ב-5 בדצמבר 1810.

 מחקר 
עם שובו מהמזרח ובמקביל לשירותו הצבאי, החל להעמיק את מעורבותו במחקר בתחום האופטיקה. נשא במשרות רשמיות באנטוורפן, שטרסבורג ופריז, במסגרתן עסק במחקרו.

עבודתו המתמטית התמקדה כמעט לחלוטין בהיבטים המתמטיים של חקר האור הנראה. מאלוס חקר מערכות גאומטריות הנקראות "מערכות קרניים", הקשורות קשר הדוק ל של . מאלוס ערך ניסויים כדי לאמת את תיאוריות האור של כריסטיאן הויגנס וכתב מחדש תיאוריה זו באופן אנליטי. הוא גילה את קיטוב האור הנגרם על ידי החזרה ופרסם זאת בשנת 1809. בשנת 1810 פרסם את תאוריית השבירה הכפולה של אור בגבישים.

מאלוס ניסה לזהות את הקשר בין זווית ההחזרה המקטבת אותה גילה לבין מקדם השבירה של החומר המחזיר את האור. בעוד שהוא הסיק נכונה את הקשר עבור מים, הוא לא הצליח לעשות זאת עבור זכוכית עקב איכות החומרים הנמוכה שהיו זמינים לו. רק בשנת 1815 הצליח דייוויד ברוסטר להתנסות עם זכוכית באיכות גבוהה יותר ולנסח נכון את מה שמכונה חוק ברוסטר. חוק זה הוסבר מאוחר יותר תאורטית על ידי אוגוסטין פרנל, כמקרה פרטי של משוואות פרנל אותן פיתח.

מאלוס מוכר בעיקר בזכות חוק מאלוס, נוסחה מתמטית לעוצמת האור העובר דרך מקטב כפונקציה של קוסינוס הזווית בין ציר המקטב לכוון קיטוב הקרן הפוגעת. הוא גם מצא כי הקיטובים של הקרן הרגילה ושל הקרן הבלתי רגילה מאונכים זה לזה. כחסיד של לפלס, הן הצגת חוק מאלוס והן עבודותיו המוקדמות על קיטוב ושבירה כפולה נוסחו באמצעות , תוך התייחסות לאור כמורכב מחלקיקים.

 "גילוי" הקיטוב 
בשנת 1808, חקר מאלוס את התיאוריה של שבירה כפולה כיוון שהאקדמיה של פריז הציעה פרס עבור תיאור מתמטי של התופעה. כאשר צפה באור השמש שהוחזר מחלונות ארמון לוקסמבורג דרך גביש קלציט, הופתע לגלות שאחת מדמויות השבירה הכפולה נעלמה כאשר סובב את הגביש. תופעה זו הצביעה על כך שאור השמש הפך למקוטב בעקבות ההחזרה מהחלון. את העבודה הניסיונית סיים עד דצמבר 1808 ואז ניגש לפיתוח החוקיות שמאחרי התוצאות.

מאלוס כינה תופעה זו קיטוב (פולריזציה), השם שהתקבע במדע, וחשב שלא ניתן להסביר אותה באמצעות תורת הגלים של האור. במקום זאת, הוא הסביר אותה בכך שאור מורכב מחלקיקים (קורפוסקולרים) שלהם קוטביות (כמו קטבים מגנטיים). הצלחתו הגדולה הייתה איחוד התופעות של החזרה, שבירה וקיטוב לחוק מתמטי אחד, המבוסס על תיאוריה של חלקיקי אור שאינם סימטריים. מחקר זה, שפורסם ב-1811 זיכה אותו כבר ב-1810 בפרס האקדמיה.

 תרומות נוספות 
מאלוס ניתח מתמטית את התכונות של מערכת של קרני אור רציפות בשלושה ממדים. הוא מצא את משוואת המשטחים הקאוסטיים ואת : קרני אור הנפלטות ממקור נקודתי, ולאחר מכן מוחזרות ממשטח, כולן ניצבות למשטח משותף, אך לאחר השבירה השנייה אין להן עוד תכונה זו. משפט מאלוס לא הוכח באופן כללי עד ל-1824, אז הוכח על ידי וו. ר. המילטון, כאשר אדולף קטלה וג'וזף דיאז ג'רגון נתנו הוכחה נפרדת לכך בשנת 1825.

 הוקרה ופרסים 
 שמו הוא אחד מ-72 השמות החרוטים על מגדל אייפל, כמחווה למדענים.

 ב-1887, עוד בהיותו סטודנט באקול פוליטקניק, זכה מאלוס בפרס של 3,000 פרנק על עבודתו במתמטיקה של שבירה כפולה תוך פיתוח עבודתו של לפלס במכניקה שמימית (Mécanique céleste).
 בשנת 1810 נבחר לאקדמיה הצרפתית למדעים וקיבל ממנה פרס על עבודתו בשבירה כפולה.
 בשנה 1811, למרות המלחמה בין אנגליה לצרפת, העניקה לו החברה המלכותית של לונדון את מדליית רמפורד. מאלוס קיבל את ההודעה על זכיתו מהמדען ואיש האשכולות תומאס יאנג.

 חיים אישיים 
מאלוס נולד בפריז שבצרפת ב-23 ביולי 1775. אביו היה שר הכספים של צרפת. לפני צאתו למצריים תכנן לשאת את וילהלמין-לואיזה קוך, ביתו הבכורה של קאנצלר , אך הם לא התחתנו עד לאחר שובו. היא נפטרה ב-18 באוגוסט 1813.

מאלוס נפטר בפריז בגיל 36, ב-23 או ב-24 בפברואר 1812, כפי הנראה משחפת בה לקה שנים קודם לכן, במסגרת שירותו הצבאי.

 ראו גם
 החזרה פנימית מלאה
 חוק מאלוס

קישורים חיצוניים

 English translation of his paper "Optique"





 ביאורים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:אישים הקבורים בבית הקברות פר לשז
קטגוריה:חברי האקדמיה הצרפתית למדעים
קטגוריה:פיזיקאים צרפתים
קטגוריה:מתמטיקאים צרפתים
קטגוריה:בוגרי אקול פוליטקניק
קטגוריה:זוכי מדליית רמפורד
קטגוריה:ילידי 1775
קטגוריה:נפטרים ב-1812