Heinrich Rubens

Heinrich Rubens (født 30. mars 1865 i Wiesbaden, død 17. juli 1922 i Berlin) var en tysk fysiker. Han er kjent for sine målinger av egenskapene til varmestrålingen som ledet Max Planck til oppdagelsen av hva som senere er kjent som Plancks strålingslov. Dette var begynnelsen av moderne kvantefysikk.

 Bakgrunn 
Etter å ha avlagt eksamen ved det anerkjente realgymnaset Wöhlerschule i Frankfurt am Main, begynte Rubens i 1884 å studere elektroteknikk ved de tekniske høyskolene i Darmstadt og Berlin.Horst Kant,  Heinrich Rubens, Deutsche Biographie. Året etter skiftet han over til fysikk ved Universitetet i Berlin, noe han etter ett semester fortsatte med, etter å ha flyttet til Straßburg (dagens franske Strasbourg).W. Westphal,   Heinrich Rubens, Die Naturwissenschaften 10 (48), 1017-1020 (1922). Her fulgte han fremfor alt forelesningene til fysikeren August Kundt. Da denne i 1888 overtok en stilling etter Hermann von Helmholtz ved Universitetet i Berlin, fulgte Rubens med dit og mottok sin doktorgrad der i 1888. I perioden 1890–1896 var han assistent ved universitetets Physikalisches Institut (fysikkinstitutt) hvor han habiliterte seg i 1892. Dermed var han Privatdozent og hadde rett til å undervise. Allerede da hadde han utmerket seg ved eksperimentelle undersøkelser av infrarød stråling.H. Rubens, Über Dispersion ultraroter Strahlen, Annalen der  Physik 45, 238 (1892).


I 1896 fikk Rubens en fast stilling som dosent ved den tekniske høyskolen i Berlin-Charlottenburg. Sine eksperimentelle arbeider kunne han fortsette ved Physikalisch-Technische Reichsanstalt som lå like i nærheten. Det var her han i 1900 utførte sine målinger av energien til varmestrålingen som skulle gjøre han verdensberømt. Samme år ble han utnevnt til professor.

Etter at Paul Drude gikk av fra sitt professorat ved Universitetet i Berlin i 1906, overtok Rubens denne stillingen og ble samtidig direktør for Physikalisches Institut der. Året etter ble han valgt inn i Det prøyssiske vitenskapsakademiet og ble i 1908 korresponderende (det vil si med begrensede rettigheter) medlem av Akademie der Wissenschaften zu Göttingen. Han deltok på de to første solvaykonferansene etter at han hadde mottatt Rumfordmedaljen i 1910.

Heinrich Rubens døde i 1922 etter en lengre sykdom. Knapt et år senere ble hans innsats minnet ved et møte i Vitenskapsakademiet. Max Planck sa da:J. Mehra, The Golden Age of Theoretical Physics,  World Scientific, Singapore (2001). ISBN 978-9810-24342-5

Hans grav befinner seg på kirkegården Alter St.-Matthäus-Kirchhof Berlin i Berlin-Schöneberg og er gitt status som æresgrav. Der er også hans kone Marie begravet. Hun begikk selvmord i 1941 ut av redsel for å bli deportert og drept av nazistene.Stolpersteine, Marie Rubens, Berlin. Gravstedet ligger i nærheten av æresgraven til Gustav Kirchhoff, som grunnla spektroskopien og fant de første lovmessighetene til varmestrålingen.

 Vitenskapelige bidrag 

Fra tidlig av var Rubens opptatt av å forstå elektromagnetisk stråling beskrevet teoretisk av Maxwell og eksperimentelt påvist av Hertz. Gjennom sin utdannelse under Kundt  var han blitt interessert i å forstå de optiske egenskapene til materialer bedre. I sitt doktorgradsarbeid viste han at refleksjon av lys fra metaller økte med økende bølgelengder. Dette syntes å fortsette inn i det infrarøde området av spektret.G. Hertz, Rubens und die Maxwellsche Theorie, Die Naturwissenschaften 10 (48),  1024-1027 (1922). I denne sammenhengen viste han eksperimentelt at Maxwells ligninger for elektromagnetisk bølger er gyldige i forskjellige medier og kan også forklare egenskapene til infrarød stråling. Rubens verifisert dette opp til bølgelengder av størrelsesorden 10 μm.J.C.D. Brand, Lines of Light: The Sources of Dispersive Spectroscopy, 1800 - 1930, Gordon & Breach, Luxembourg (1995). ISBN 978-2884-49163-1.

Ved bruk av nye instrumenter kunne han observere infrarød stråling for stadig større bølgelengder. Spesielt ville han å undersøke nærmere refleksjon fra ulike materialer. Det var kjent at denne var spesielt sterk for bølgelengder som blir absorbert. Dette førte Rubens til en ny teknikk som han utviklet med bruk av selektiv refleksjon fra flere krystaller. Det gjorde det mulig å filtrere ut uønsket stråling slik at man sto igjen med Reststrahlen som i stor grad hadde omtrent samme bølgelengde. I 1898 kunne han ved denne metoden registrere infrarød stråling med en bølgelengde på 61 μm

 Varmestråling 
Denne metoden benyttet han i et samarbeid med Ferdinand Kurlbaum fra 1898 til å undersøke hvordan energien til varmestråling med en viss bølgelengde varierte med temperaturen. For svært store bølgelengder fant de en lineær sammenheng i overensstemmelse med en strålingslov foreslått av Lord Rayleigh. Dette var også i direkte motstrid med den rådende Wiens strålingslov.

Den 7. oktober 1900 var ekteparet Rubens invitert til et privat middagsselskap hjemme hos Max Planck. Rubens fortalte da sin vert om disse nye målingene som var gjort ved en konstant bølgelengde 51 μm.A. Pais, Einstein and the Quantum Theory, Review of Modern Physics, 51 (4), 863-914 (1979). Etter gjestene var gått, klarte Planck å finne en ny formel for energien i strålingen som passet alle observasjonene. Denne skrev han ned på et postkort som Rubens mottok neste dag. Et par dager senere informerte han Planck at den nye formelen stemte med alle målingene.G. Hettner, Die Bedeutung von Rubens Arbeiten für die Plancksche Strahlungsformel, Naturwissenschaften 10 (48), 1033-1038 (1922). Den 14. desember kunne Planck presentere en teoretisk utledning av sin nye strålingsformel ved å innføre en kvantisering av energien. Dette har siden vært «fødselsdagen» for den nye kvantefysikken.H. Kangro, Early History of Planck's Radiation Law, Taylor & Francis Ltd, New York (1976). ISBN 0-850-66063-7.

 Rubens flammerør 
I de følgende årene fortsatte Rubens med å forbedre sine målemetoder og klarte å undersøke stråling med bølgelengder opp til flere hundre mikrometer. Dette gjorde det mulig for han å teste Plancks strålingslov med stadig større nøyaktighet samtidig som han kunne studere egenskaper til materialer som nå kunne beskrives ved kvantefysikk. Han var elsket av studenter og kollegaer, mye på grunn av sin begeistring og nøyaktighet som karakteriserte hans eksperimentelle arbeid og praktiske demonstrasjoner i forbindelse med forelesningene. I denne forbindelsen konstruerte han i 1905 et «Rubens flammerør» for å illustrere stående lydbølger ved hjelp av en brennbar gass i et rør. Dette var sannsynligvis inspirert av en tilsvarende innretning Kundts rør oppfunnet av hans tidligere lærer hvor fin sand eller pulver ble brukt for det samme formål.

 Referanser 

 Eksterne lenker 
 H. Kangro, Heinrich Rubens biography, Encyclopedia.com
 H. Rubens, List of publications, Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften.
 H. Rubens, Academic relations, Mathematical Genealogy page.
 R.W.L., Obituary Prof. Heinrich Rubens, Nature 110, 740-741 (1922).
 Bayerische Akademie der Wissenschaften
 The Flaming Oscilloscope: The Physics of Rubens' Flame Tube

Kategori:Tyske fysikere
Kategori:Professorer ved Humboldt-Universität zu Berlin
Kategori:Medlemmer av Det prøyssiske vitenskapsakademiet
Kategori:Personer fra Wiesbaden