Becquerel, Alexandre-Edmond (1820-1891)

Edmond Becquerel behoorde tot een familie van wetenschappers. Zijn vader, Antoine-César, was hoogleraar in de natuurkunde aan het Muséum d’Histoire Naturelle, en zijn zoon, Henri Becquerel, eveneens natuurkundige, ontdekte het verschijnsel radioactiviteit (waarvoor hij in 1903 de Nobelprijs ontving).

Het wetenschappelijk werk van Edmond begon in 1838, op de zeer jonge leeftijd van achttien jaar. Toen voor zijn vader in het Muséum d’Histoire Naturelle de leerstoel van Professor in de Natuurkunde werd ingesteld, stond Edmund voor het dilemma te kiezen: naar de Ecole Normale, de Ecole Polytechnique gaan, of assistent van zijn vader worden voor de cursus die bij het professoraat hoorde. Hij koos ervoor zijn vader te assisteren, en hun samenwerking duurde tientallen jaren. Zo staat op de titelpagina van het boek dat in 1855-1856 samen met zijn vader werd gepubliceerd, zijn titel vermeld als: “Professeur au Conservatoire impérial des Arts et Métiers, Aide-naturaliste au Muséum d’Histoire Naturelle, etc.” Na een korte periode als assistent aan de Sorbonne, en vervolgens als professor aan het Institut Agronomique de Versailles, werd hij in 1852 professor aan het Conservatoire des Arts et Métiers, waar hij bijna veertig jaar werkzaam bleef. Toen zijn vader in 1878 overleed, volgde Edmond hem op als directeur van het Muséum, naast zijn professoraat. Hij ontving de graad van Doctor in de Wetenschappen aan de Universiteit van Parijs in 1840, en werd in 1863 verkozen tot lid van de Académie des Sciences.

Hij publiceerde een groot aantal wetenschappelijke artikelen en een aantal boeken: het driedelige Traité d’électricité et de magnétisme, et des applications de ces sciences á la chimie, á la physiologie et aux arts. (1855-1856 met zijn vader); Recherches sur divers effets lumineux qui résultent de l’action de la lumiére sur les corps(1859); en La lumiére, ses causes et ses effets1867, in twee delen.

Elektriciteit, magnetisme, en licht waren de belangrijkste onderwerpen van zijn werk. In die tijd waren deze onderwerpen “hot”. Hans Christian Ørsted had zijn ontdekking gedaan dat een elektrische stroom een effect had op een magneet in het jaar dat Edmond werd geboren. Michael Faraday had net (in 1831) het effect van inductie ontdekt, en Louis Daguerre vond de fotografische plaat uit in 1837, het jaar voordat Edmund met zijn wetenschappelijk werk begon. Edmond begon het chemische effect van licht te bestuderen, en in 1839 ontdekte hij een opmerkelijk effect: er werd elektriciteit opgewekt als gevolg van de chemische werking van het licht – het foto-elektrisch effect. Zo kwam hij tot de bouw van de “actinometer”, waarmee de lichtintensiteit kan worden gemeten door de elektrische stroom te meten die door het licht wordt opgewekt. Met behulp van fotografische platen onderzocht hij het spectrum van het zonlicht en ontdekte dat de donkere lijnen, die door Fraunhofer in het zichtbare deel werden waargenomen, doorlopen tot in het violette en ultraviolette gebied, en dat de platen, wanneer zij kortstondig aan ultraviolette straling worden blootgesteld, ook gevoelig worden voor het rode deel, en in feite een beeld kunnen verkrijgen zonder de platen te ontwikkelen.

Parallel aan deze onderzoeken ging hij (met zijn vader) door met het bestuderen van elektriciteit. Hij gebruikte de methode van compensatie om de weerstand te meten van een groot aantal materialen, waaronder vloeibare oplossingen. Het effect van de elektroden werd in dit laatste geval in aanmerking genomen door gebruik te maken van buizen waarin het mogelijk was de afstand tussen de elektroden te veranderen. Elektrochemische effecten en hun praktische toepassingen waren eveneens een belangrijk aandachtspunt. Het tweede deel van de “Traité …” gaat vooral over de haalbaarheid van de winning van zilver uit mineralen in Mexico met elektrochemische methoden, in tegenstelling tot de toen gangbare methoden met houtskool of kwik. Kwik was duur en houtskool werd steeds duurder door de schaarste aan hout. In de inleiding van de “Traité …” vermeldt hij dat als het houtverbruik in Mexico in het huidige tempo zou doorgaan, dit ernstige gevolgen zou hebben, en dat de Mexicaanse regering zich zorgen zou moeten maken. (Op dit punt moet worden opgemerkt dat Mexico in 1821 onafhankelijk was geworden en dat de Franse inmenging in de binnenlandse oorlogen die daarop volgden een belangrijke politieke kwestie was). Hij bestudeerde uitvoerig de elektromotorische kracht en de inwendige weerstand van een groot aantal batterijen. Hij en zijn vader gebruikten het thermo-elektrisch effect om thermometers te construeren waarmee temperaturen konden worden gemeten die anders moeilijk te meten waren en op plaatsen die met andere middelen moeilijk bereikbaar waren. De temperatuur in de grond werd bijvoorbeeld het hele jaar door gemeten.

Een andere studie werd begonnen, in 1839, met Jean-Baptiste Biot (die kwantitatief de kracht had gemeten die een elektrische stroom op een magneet uitoefent, het effect dat Ørsted kwalitatief had ontdekt), namelijk over fosforescentie, fluorescentie en luminescentie. Om het verschijnsel te bestuderen dat bepaalde stoffen licht uitstralen na te zijn blootgesteld aan licht, bedacht Becquerel een ingenieus apparaat. Het hoofdidee bestond erin twee schijven met gaatjes erin te laten roteren om een as die evenwijdig loopt met de lichtbundel die het tussen de schijven geplaatste monster verlicht. Het monster ontvangt alleen licht wanneer er een gaatje voorlangs gaat; anders blokkeert de schijf de weg van het licht. Evenzo wordt het uitgezonden licht alleen waargenomen wanneer een gat in de andere schijf het monster passeert en kan het op verschillende tijdstippen na de belichting worden onderzocht door de relatieve posities van de gaten te veranderen of door de draaisnelheid te wijzigen. Bovendien kon een prisma in de baan van het uitgezonden licht worden gebracht en spectrale analyse worden uitgevoerd. Met dit eenvoudige apparaat was hij in staat de tijd tussen de lichtopwekking en de waarneming terug te brengen tot 1/40.000 van een seconde. Een aantal belangrijke resultaten werden verkregen; bijvoorbeeld dat fluorescentie slechts door haar zeer korte duur verschilde van fosforescentie, en dat het spectrum van het fluorescerende licht karakteristiek is voor elke stof (een van de eerste gevallen van niet-destructief onderzoek).

De ontdekking en het gedetailleerde onderzoek van het verschijnsel fluorescentie wordt algemeen beschouwd als de belangrijkste bijdrage van Edmond Becquerel. Het had verder het effect dat het later leidde tot de ontdekking van radioactiviteit door zijn zoon Henri, toen Henri deze studies voortzette, waarbij hij onder de onderzochte stoffen ook zouten van uranium opnam.

Edmond Becquerel was geïnteresseerd in en toegewijd aan de wetenschap in het algemeen. Hij was een zeer zorgvuldig en vindingrijk experimentator met een scherp gevoel voor de praktische aspecten van de wetenschap. Hij zette zich met grote inspanning en inzicht in om de praktische toepassingen van de fysica te onderzoeken, met name de nieuwe verschijnselen van elektriciteit en magnetisme of, wanneer gecombineerd, elektromagnetisme.

Stig Steenstrup

BIBLIOGRAPHY

Becquerel, H. (1892). “La chaire de physique du Muséum.” Revue Scientifique 49:674-678.

Harvey, E. N. (1957). A History of Luminescence from the Earliest times Until 1900. Philadelphia: American Philosophical Society.

Violle, J. (1892). “L’œuvre scientifique de M. Edmond Becquerel.” Revue Scientifique 49:353-360.