Lịch sử Điện từ học (Phần 13)

1890 - 1899

Trong các thí nghiệm với ống tia cathode, nhà vật lí Đức Wilhelm Roentgen phát hiện ra một dạng trước đấy chưa biết thuộc bức xạ điện từ, tia X, có khả năng đi qua một số chất chắn sáng (kể cả các mô mềm của cơ thể) hấp thụ ánh sáng khả kiến. Khám phá đó đã làm cho ông nổi tiếng, làm thay đổi các lĩnh vực vật lí và y khoa và khơi nguồn cảm hứng ở những dạng thức khác có thể có của các tia điện từ.

alt

Nhà vật lí Pháp Antoine-Henri Becquerel là một trong những người bị kích động bởi kết quả của Roentgen. Nghi ngờ sự lân quang (lóe sáng phát ra từ những chất nhất định sau khi bị phơi sáng) có thể có cái gì đó liên quan với tia X ông bắt đầu khảo sát sự lân quang của các chất khác nhau, trong đó có muối uranium. Trong các thí nghiệm của ông, ông đã vấp phải sự phóng xạ tự nhiên, có thời người ta gọi đó là tia Becquerel.

Khám phá này đã mở ra một hướng thẩm tra hoàn toàn mới thu hút các nhà khoa học lỗi lạc nhất của thời đại, trong đó có Marie và Pierre Curie, Paul Villard và Ernest Rutherford. Trước khi chuyển thế kỉ, Rutherford xác định thấy “tia Becquerel” có thể chia thành cái ông gọi là tia alpha (sau này được nhận ra là hạt nhân helium) và tia beta (sau này được nhận ra là electron). Một thành phần thứ ba của phóng xạ (thuật ngữ do vợ chồng Curie đặt ra năm 1898), tia gamma, được nhận ra không bao lâu sau đó bởi Villard. Những khám phá này giúp định hướng Rutherford đến một mô hình mới mang tính cách mạng cho nguyên tử ghi nhận sự tồn tại của hạt nhân.

Các ngành khoa học ứng dụng đã thấy nhiều màn kịch trong thập niên này, với Nikola Tesla một lần nữa giữ vai trò hàng đầu. Ông đọ sức hệ thống điện AC của ông với hệ thống DC của Thomas Edison và đã chiến thắng. Giờ thì Tesla tự nhận thấy một kình địch khác, lần này với kĩ sư điện người Italy-Ireland Guglielmo Marconi. Cuộc tranh cãi xoay quanh “điện báo không dây”, một phương tiện truyền thông cuối cùng trở nên nổi tiếng là radio.

Nhờ nghiên cứu của James Clerk Maxwell và Heinrich Hertz, và những người khác, cả hai đều hiểu bản chất của sóng điện từ và biết chúng có thể được sử dụng để truyền thông trên những khoảng cách dài. Tuy nhiên, có những trở ngại kĩ thuật phải vượt qua, gồm việc làm thế nào phát ra tần số và điện áp đủ cao. Tesla giải quyết nan đề đó vào năm 1891 khi ông đăng kí phát minh cuộn dây Tesla, nó có thể sử dụng để truyền và nhận các tín hiệu vô tuyến mạnh khi được điều chỉnh cho cộng hưởng ở cùng tần số.

Hai người chạy đua đăng kí phát minh và đưa ra công nghệ mới. Marconi thắng cuộc lần thứ nhất khi ông được cấp bằng phát minh đầu tiên của thế giới cho điện báo không dây ở nước Anh. Một năm sau, ông thành lâp một công ti khai thác phát minh đó, còn Tesla đăng kí một bằng sáng chế ở Mĩ, được cấp bằng năm 1900. (Bằng phát minh này bị thu hồi vài năm sau đó do Marconi phản đối, cuối cùng sau đó được hồi phục năm 1943) Mặc dù kỉ lục vẫn không rõ ràng ai có thể truyền đi tín hiệu vô tuyến đầu tiên, nhưng cả hai người đều đã hoàn thành kì công trong thập kỉ này và tiếp tục truyền tín hiệu trên những khoảng cách ngày càng lớn. Tuy nhiên, Marconi làm việc nhiều hơn cho phát triển radio, và đã giành giải thưởng Nobel cho công trình này.

Trong khi cuộc chiến không dây đang diễn ra, thì một nhà vật lí Đan Mạch theo đuổi một tiến bộ khác trong ngành truyền thông. Sử dụng các dây thép từ hóa để ghi lại âm thanh, Valdemar Poulsen phát minh ra tiền thân của máy thu băng, một dụng cụ gọi tên là điện báo thoại.

alt

Xem lại Phần 12

1890 - 1899
1891	Nhà phát minh Nikola Tesla, một người di cư sang Mĩ, được cấp bằng phát minh cho cuộn dây Tesla, dụng cụ giữ vai trò trong sự phát triển công nghệ thắp sáng, radio và những công nghệ khác.
1892	Nhà vật lí Hà Lan Hendrik Lorentz mở rộng và sửa đổi lí thuyết điện từ của James Clerk Maxwell để phát triển thuyết electron của riêng ông, lí thuyết hóa ra đóng vai trò nền tảng cho thuyết tương đối của Albert Einstein.
1894	Nhà vật lí Anh J.J Thomson đo được tốc độ phát xạ tia cathode và thấy nó chậm hơn đáng kể so với tốc độ của ánh sáng.
1895	Nhà vật lí Pháp Pierre Curie bảo vệ luận án của ông về từ học, gồm các kết quả thực nghiệm của ông về ảnh hưởng của nhiệt độ lên tính thuận từ và phát biểu cái ngày nay gọi là định luật Curie.
1895	Trong các thí nghiệm với ống tia cathode, nhà vật lí Đức Wilhelm Roentgen phát hiện ra một dạng trước đó chưa biết tới của bức xạ điện từ, tia X.
1895	Nhà máy thủy điện quy mô lớn đầu tiên, nằm ở Bắc Mĩ, tại thác nước Niagara, bắt đầu phát điện.
1896	Kĩ sư điện người Mĩ-Đức, Charles Steinmetz, áp dụng toán học số phức vào phân tích mạch điện.
1896	Pieter Zeeman, học trò của nhà vật lí Hà Lan Hendrik Lorentz, chứng minh được rằng từ trường có thể tách vạch phổ của một nguồn sáng thành nhiều thành phần với những tần số khác nhau (hiệu ứng Zeeman).
1896	Nhà vật lí Pháp Antoine-Henri Becquerel lần đầu tiên quan sát thấy sự phóng xạ tự nhiên.
1896	Nhà phát minh Italy-Ireland Guglielmo Marconi nhận bằng phát minh radio, một dụng cụ cho phép truyền không dây các sóng điện từ.
1897	J.J Thomson tiến hành một vài thí nghiệm đưa ông đến kết luận rằng tia cathode gồm một dòng hạt tích điện âm nhỏ hơn nguyên tử, đẩy lùi niềm tin lâu nay rằng nguyên tử là không thể chia cắt.
1897	Nhà vật lí Đức Karl Braun phát minh ra dao động kí tia cathode, một phương tiện hiển thị biểu diễn đồ thị của các tín hiệu điện từ. Ống tia cathode mà dụng cụ đó chứa cuối cùng phát triển thành các loại hiển thị điện từ khác, trong đó có màn hình thu ti vi.
1898	Nhà vật lí Đức Wilhelm Wien xác định cái gọi là “tia ống” do người đồng bào của ông Eugene Goldstein phát hiện năm 1886 là tương đương tích điện dương của tia cathode.
1898	Valdemar Poulsen, kĩ sư Đan Mạch, phát minh ra điện báo thoại, một dụng cụ ghi từ sơ khai được thiết kế để ghi lại những cuộc đàm thoại điện thoại.
1898	Ernest Rutherford, nhà vật lí quê New Zealand, chỉ rõ tia mà Becquerel phát hiện phát ra từ uranium (1896) gồm hai dạng bức xạ riêng biệt, ông đặt tên là tia alpha và tia beta.
1899	Waldmar Jungner, người Thụy Điển, chế tạo ra pin nickel-cadmium có thể sạc được.