BOOM Stories

La BOOM Story di questo mese è dedicata a un importante scienziato tedesco vissuto nella seconda metà del XIX secolo, Ernst Abbe. Nato a Eisenach nel 1840, città della Turingia, Abbe condivide i natali con un personaggio di infinito spessore: Johann Sebastian Bach. Un salto di quasi 200 anni li divide naturalmente, ma questa piccola chiosa voleva solo dare un po’ di fierezza a questa cittadina del centro della Germania.

Abbe proviene da una famiglia umile, il padre lavora in un’industria tessile; ciò nonostante Ernst riesce a portare avanti gli studi anche grazie al mecenatismo del datore di lavoro del padre. Riesce quindi a frequentare l’università a Jena e a Gottinga, ottenendo il dottorato di ricerca nel 1861. Gli anni successivi diventa professore di fisica presso l’università di Jena e successivamente direttore dell’osservatorio astronomico, sempre a Jena. Muore nell’omonima città nel 1905.

Dopo questa digressione concisa sulle principali tappe di Ernst Abbe, passiamo ora a scoprire quali sono stati i maggiori contributi scientifici apportati da questo signore, scientifici ma non solo, parliamo anche di importanti contributi sociopolitici nel contesto in cui ha vissuto.

Il 1866 è un anno di rilievo, e forse (ma questo ce lo potrebbe dire solo lui) l’anno più importante nella carriera di Abbe. In quegli anni Carl Zeiss aveva messo in piedi una proficua azienda di strumenti ottici, fondata nel 1846 come “fabbrica di meccanica di precisione e ottica”. Gli affari andavano bene per questo noto imprenditore, le sue ottiche erano precise, di qualità e concorrenziali. Nonostante tutto Zeiss, alla ricerca di ottiche sempre migliori, esenti il più possibile da difetti, contattò nel 1866 il nostro Ernst Abbe, chiedendogli di mettere in pratica le sue capacità nella meccanica di precisione. L’obiettivo era ambizioso: sviluppare un microscopio dalle caratteristiche ottiche superiori a qualsiasi altro dispositivo della concorrenza. Fu appunto dopo anni di ricerca che nel 1872 Abbe mise in piedi la prima lente apocromatica per microscopio.

Per lente apocromatica si intende un sistema ottico che non presenta (o presenta minimamente) aberrazione cromatica. Accoppiando 3 vetri con coefficienti di dispersione differenti, le diverse lunghezze d’onda relative a colori diversi potevano andare a fuoco nello stesso punto, riducendo al minimo la dispersione cromatica. L’idea non è concettualmente difficile, ma altrettanto geniale, perché non farraginosa, di facile esecuzione e con ottimi risultati immediati.

Risultati che infatti non tardarono ad arrivare, il nuovo microscopio Zeiss con lente apocromatica non aveva rivali. Questa vittoria sulla concorrenza conferì al gruppo un riconoscimento internazionale, Zeiss volle ricompensare il lavoro di Abbe proponendogli di diventare suo partner e di dividere gli utili.

Impossibile poi non citare il celeberrimo numero di Abbe. Si tratta di un valore adimensionale, tuttora ampiamente utilizzato, indicante la bontà ottica di un materiale trasparente. Tale coefficiente è il risultato di una frazione, al cui numeratore troviamo la capacità rifrattiva del mezzo, mentre al denominatore la capacità dispersiva del mezzo stesso.

Abbe ottenne la formula sfruttando le linee di Fraunhofer dello spettro solare, per cui troviamo l’indice di rifrazione per la radiazione gialla del sodio, l’indice di rifrazione per la radiazione blu dell’idrogeno e l’indice di rifrazione per la radiazione rossa dell’idrogeno. Più alto è il numero di Abbe più il materiale sarà otticamente valido, perché avrà un’alta capacità rifrattiva e una bassa capacità dispersiva. Ad esempio i vetri flint avendo un numero di Abbe di circa 30 sono molto più dispersivi dei vetri crown, con un numero di Abbe di circa 60.

Abbe ha quindi dato un contributo significativo nello studio dei mezzi ottici, nei metodi per ottenere un’immagine il più possibile priva di aberrazione sferica, aberrazione cromatica, coma. Merita citare anche quella che viene chiamata “condizione seno di Abbe”, in cui i raggi nei sistemi ottici devono avere un ingrandimento angolare costante sulla loro distribuzione, detto in altro modo: il seno dell’angolo in uscita deve essere proporzionale al seno dell’angolo in entrata, al fine di ottenere un’immagine nitida.

Ricordiamo anche il rifrattometro di Abbe, uno strumento capace di misurare con alta precisione l’indice di rifrazione di liquidi o solidi. Questo tipo di rifrattometro era costituito da due prismi di vetro flint, separati da un piccolo spessore. All’interno di questo spessore veniva inserito il liquido da esaminare, che veniva infatti colpito da una sorgente luminosa emessa da una lampada al sodio. Il valore ottenuto era sempre accompagnato dall’indicazione della temperatura e dalla frequenza utilizzata dalla sorgente luminosa.

Infine è doveroso parlare dell’impegno di Abbe nel campo della riforma del lavoro. Possiamo definire il suo atteggiamento a riguardo quasi pionieristico, in quanto non esisteva nella Germania dell’epoca un codice del lavoro, e i rapporti tra dipendente e datore di lavoro erano ancora di tipo patriarcale.

Abbe fondò nel 1890 un giornale social democratico, introdusse per i suoi dipendenti la giornata lavorativa di 8 ore e creò un fondo pensione.

Nel 1896 diede vita alla fondazione Carl Zeiss, riorganizzò l’azienda in una cooperativa con partecipazione degli utili, in modo tale che venissero indirizzati all’università, alla ricerca scientifica, e ai cittadini di Jena.

Questo breve articolo di facile lettura vuole solo rendere omaggio a uno scienziato che sicuramente ha lasciato un’impronta significativa nella fisica, e in particolare nell’ottica. I suoi studi riguardo le scienze dei materiali, riguardo le lenti, messi in parallelo con una collaborazione proficua con Zeiss, hanno senza dubbio segnato uno spartiacque nel mondo degli strumenti ottici e, più in generale, nella fisica ottica. Come visto Abbe non era neanche esente da una certa sensibilità riguardo i diritti del lavoratore, le sue azioni furono mosse da un atteggiamento moderno, pionieristico e da una spiccata attenzione verso i suoi dipendenti. Non a caso le sue opinioni sociali erano così rispettate da essere usate dallo Stato prussiano come modello e idealizzate da Alfred Weber, economista e sociologo tedesco.