Ernst Abbe

Ernst Karl Abbe HonFRMS (23 de enero de 1840 – 14 Enero de 1905) fue un físico, científico óptico, empresario y reformador social alemán. Junto con Otto Schott y Carl Zeiss desarrolló numerosos instrumentos ópticos. También fue copropietario de Carl Zeiss AG, un fabricante alemán de microscopios científicos, telescopios astronómicos, planetarios y otros sistemas ópticos avanzados.

Vida personal

Abbe nació el 23 de enero de 1840 en Eisenach, Sajonia-Weimar-Eisenach, hijo de Georg Adam Abbe y Elisabeth Christina Barchfeldt. Provenía de un hogar humilde: su padre era capataz en una hilandería. Con el apoyo del empleador de su padre, Abbe pudo asistir a la escuela secundaria y obtener con bastante buenas notas la calificación general para el ingreso a la universidad en el gimnasio de Eisenach, donde se graduó en 1857. Cuando dejó la escuela, su talento científico y su fuerte voluntad ya se habían hecho evidentes. Así, a pesar de la difícil situación económica de la familia, su padre decidió apoyar los estudios de Abbe en las universidades de Jena (1857-1859) y Gotinga (1859-1861). Durante su época de estudiante, Abbe dio lecciones privadas para mejorar sus ingresos. El empleador de su padre siguió financiándolo. Abbe obtuvo su doctorado en Göttingen el 23 de marzo de 1861. Mientras estaba en la escuela, fue influenciado por Bernhard Riemann y Wilhelm Eduard Weber, quien también era uno de los Siete de Göttingen. A esto le siguieron dos breves asignaciones en el observatorio de Gotinga y en el Physikalischer Verein de Frankfurt (una asociación de ciudadanos interesados en la física y la química fundada por Johann Wolfgang von Goethe en 1824 y que todavía existe en la actualidad). El 8 de agosto de 1863 obtuvo el título de profesor universitario en la Universidad de Jena. En 1870 aceptó un contrato como profesor asociado de física experimental, mecánica y matemáticas en Jena. En 1871 se casó con Else Snell, hija del matemático y físico Karl Snell, uno de los profesores de Abbe, con quien tuvo dos hijas. Obtuvo el estatus de profesor titular en 1879. Se convirtió en director del observatorio astronómico y meteorológico de Jena en 1878. En 1889, se convirtió en miembro de la Academia de Ciencias y Humanidades de Baviera. También fue miembro de la Academia de Ciencias de Sajonia. Fue relevado de sus funciones docentes en la Universidad de Jena en 1891. Abbe murió el 14 de enero de 1905 en Jena. Era ateo.

Trabajo de vida

En 1866, se convirtió en director de investigación en Zeiss Optical Works y en 1868 inventó la lente apocromática, una lente de microscopio que elimina la distorsión del color primario y secundario. En 1870, Abbe inventó el condensador Abbe, utilizado para la iluminación de microscopios. En 1871, diseñó el primer refractómetro, que describió en un folleto publicado en 1874. Desarrolló las leyes de la imagen de objetos no luminosos en 1872. Zeiss Optical Works comenzó a vender sus microscopios mejorados en 1872, y en 1877 ya vendían microscopios. con objetivo de inmersión homogéneo, y en 1886 se comercializaban sus microscopios de objetivo apocromático. Creó el número de Abbe, una medida de la variación del índice de refracción de cualquier material transparente con la longitud de onda y el criterio de Abbe, que prueba la hipótesis de que existe una tendencia sistemática en un conjunto de observaciones (en términos de resolución potencia este criterio estipula que una separación angular no puede ser menor que la relación entre la longitud de onda y el diámetro de apertura, ver resolución angular). Ya profesor en Jena, fue contratado por Carl Zeiss para mejorar el proceso de fabricación de instrumentos ópticos, que entonces se basaba en gran medida en el ensayo y error.

Abbe fue el primero en definir el término apertura numérica, como el seno del medio ángulo multiplicado por el índice de refracción del medio que llena el espacio entre el cubreobjetos y la lente frontal.

Muchos atribuyen a Abbe el descubrimiento del límite de resolución del microscopio y la fórmula (publicada en 1873)

${displaystyle d={frac {fnMicrosoft} } {2NA}}$

()Eq. 1)

aunque en una publicación de 1874, Helmholtz afirma que esta fórmula fue derivada por primera vez por Joseph Louis Lagrange, quien había muerto 61 años antes. Helmholtz quedó tan impresionado que le ofreció una cátedra en la Universidad de Berlín, que rechazó debido a sus vínculos con Zeiss. Abbe estaba en el campo de los aperturistas amplios, argumentando que la resolución microscópica está limitada en última instancia por la apertura de la óptica, pero también argumentó que dependiendo de la aplicación hay otros parámetros que deberían ponderarse sobre la apertura en el diseño de objetivos. En el artículo de Abbe de 1874, titulado "Una contribución a la teoría del microscopio y la naturaleza de la visión microscópica", Abbe afirma que la resolución de un microscopio depende inversamente de su apertura, pero sin proponer una fórmula para el límite de resolución de un microscopio.

En 1876, Zeiss le ofreció a Abbe una sociedad y comenzó a compartir las considerables ganancias. Aunque las primeras derivaciones teóricas de la Ec. 1 fueron publicados por otros, es justo decir que Abbe fue el primero en llegar a esta conclusión de forma experimental. En 1878 construyó el primer sistema de inmersión homogénea para el microscopio. Los objetivos que estaba produciendo la colaboración de Abbe Zeiss eran de geometría de rayo ideal, lo que le permitió a Abbe descubrir que la apertura establece el límite superior de la resolución microscópica, no la curvatura y la ubicación de las lentes. La primera publicación de Abbe de la Ec. 1 ocurrió en 1882. En esta publicación, Abbe afirma que tanto sus investigaciones teóricas como experimentales confirmaron la Ec. 1. El contemporáneo de Abbe, Henry Edward Fripp, traductor al inglés de los artículos de Abbe y Helmholtz, sitúa sus contribuciones en pie de igualdad. También perfeccionó el método de interferencia de Fizeau, en 1884. Abbe, Zeiss, Zeiss' Su hijo, Roderich Zeiss, y Otto Schott formaron, en 1884, Jenaer Glaswerk Schott & Genossen. Esta empresa, que con el tiempo se fusionaría esencialmente con Zeiss Optical Works, fue responsable de la investigación y producción de 44 tipos iniciales de vidrio óptico. Trabajando con telescopios, construyó un sistema de inversión de imágenes en 1895.

Para producir objetivos de alta calidad, Abbe hizo contribuciones significativas al diagnóstico y corrección de aberraciones ópticas, tanto aberraciones esféricas como aberraciones de coma, que se requieren para que un objetivo alcance el límite de resolución de Eq. 1. Además de la aberración esférica, Abbe descubrió que los rayos en los sistemas ópticos deben tener un aumento angular constante sobre su distribución angular para producir un punto de difracción limitada, un principio conocido como condición sinusoidal de Abbe. Los cálculos y logros de Abbe fueron tan monumentales y avanzados que Frits Zernike basó en ellos su trabajo de contraste de fases, por el que recibió el Premio Nobel en 1953, y Hans Busch los utilizó para trabajar en el desarrollo del microscopio electrónico.

Durante su asociación con Carl Zeiss' trabajos de microscopio, no sólo estuvo a la vanguardia del campo de la óptica sino también de la reforma laboral. Fundó el socialdemócrata Jenaische Zeitung (periódico) en 1890 y en 1900 introdujo la jornada laboral de ocho horas, en recuerdo de la jornada laboral de 14 horas de su propio padre. Además, creó un fondo de pensiones y un fondo de compensación por altas. En 1889, Ernst Abbe creó y donó la Fundación Carl Zeiss para la investigación científica. El objetivo de la fundación era "garantizar el futuro económico, científico y tecnológico y, de este modo, mejorar la seguridad laboral de sus empleados". Destacó que el éxito de un empleado se basaba únicamente en su capacidad y desempeño, no en su origen, religión u opiniones políticas. En 1896 transformó la óptica Zeiss en una cooperativa con participación en los beneficios. Sus opiniones sociales fueron tan respetadas que el Estado prusiano las utilizó como modelo y las idealizó Alfred Weber en el libro de 1947 Schriften der Heidelberger Aktionsgruppe zur Demokratie und Zum Freien Sozialismus.

El cráter Abbe de la Luna recibió su nombre en su honor.