5. L'opera di Volta nello sviluppo della Società dell'Informazione
Elettrofisiologia e
Bioingegneria
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Date |
Osservazioni,
invenzioni |
Intuizioni, leggi
fisiche, |
Applicazioni |
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(Inghilterra) |
William Thomson (Lord Kelvin) perfeziona la bilancia elettrometrica di Volta e costruisce l'elettrometro assoluto, che utilizza una tensione ausiliaria (fornita da una pila), indipendente dalle tensioni da misurare |
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(Francia) |
Nel libro "De electrisation localisèe", C.B. Ducheme propone di usare correnti faradiche per praticare l'elettroterapia " | ||
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(Svizzera) |
Rudolf von Kölliker e Adam Heinrich Müller mostrano che anche il battito cardiaco è accompagnato da attività elettrica e registrano il potenziale d'azione |
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Inserendo uno specchietto fra i due magneti del sistema astatico di Nobili, Thomson realizza l'elettrometro a riflessione: | Nell'elettrometro a riflessione di Thomson, un fascio di luce incide sullo specchietto solidale con il sistema astatico e viene riflesso in una direzione che dipende dalla rotazione subita dal sistema astatico per effetto della corrente che attraversa le bobine |
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Arsèn d'Arsonval realizza un galvanometro formato da un magnete fisso e da una bobina mobile percorsa dalla corrente da misurare. |
I galvanometri a bobina mobile sono più sensibili di quelli a magnete mobile, perché questa soluzione permette di aumentare l'intensità del campo magnetico che agisce sulla bobina |
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1868 |
Utilizzando un metodo di misura a campionamento, Julius Bernstein rileva la forma d'onda del potenziale elettrico di un nervo. |
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1873 |
Il fisico Gabriel Lippmann inventa l'elettrometro capillare, formato da un tubo di vetro a colonna di mercurio e di una soluzione di acqua e acido solforico | L'applicazione di un campo elettrico fa spostare verso il basso o verso l'alto, all'interno del tubo capillare, la superfice di separazione fra mercurio e soluzione; dall'entità dello spostamento, che può essere osservato con un microscopio, si risale alla misura dell'intensità del campo elettrico |
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(Inghilterra) |
Applicando alla testa di un coniglio i due elettrodi di un galvanometro a riflessione di Thomson, Richard Caton registra l'attività elettrica del cervello di un animale | Il galvanomettro di Thomson, realizzato per registrare i deboli segnali telegrafici che si ricevono all'estremità d'uscita dei cavi, è caratterizzato da un tempo di risposta abbastanza breve anche per la registrazione di segnali bioelettrici rapidamente variabili | |
(Francia) |
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Il fisiologo Étienne-Jules Marey sviluppa i metodi di Ludwig e usa l'elettrometro capillare per registrare fenomeni bioelettrici continui (come, ad esempio, le componenti ventricolari della corrente elettrica cardiaca) |
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(Germania) |
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R. Marchand e T.W. Englemann tracciano rappresentazioni accurate della forma d'onda di una componente della corrente elettrica cardiaca |
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(Londra) |
Utilizzando l'elettrometro capillare, John Scott Burdon Sanderson e Frederick J.M. Page registrano l'attività elettrica cardiaca di una tartaruga e distinguono due componenti (oggi conosciute sotto il nome di onde R e T) | ||
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(Francia) |
I fratelli Pierre e Jacques Curie osservano che la pressione esercitata su due facce opposte di un cristallo di quarzo (il sale Rochelle) genera una tensione elettrica fra altre due facce opposte dello stesso cristallo. Viceversa una tensione applicata deforma il cristallo e lo può mettere in vibrazione (effetto piezoelettrico) | L'effetto piezoelettrico sarà utilizzato per la trasmissione e la ricezione di suoni e di ultrasuoni in diverse applicazioni: dai sistemi di localizzazione subacquea agli apparecchi ecografici | |
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1881-87 |
Sidney Ringer realizza una soluzione fisiologica a base di sali di sodio, potassio e calcio, in grado di mantenere in vita il cuore di una rana con il metodo della circolazione artificiale | ||
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1887 |
Il fisiologo Augustus Desiré Waller del St. Mary's Hospital intuisce che la sensibilità dell'elettrometro capillare può consentire di rilevare elettrocardiogrammi di animali e di uomini senza aprirne il torace |
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1887 |
Waller pubblica il primo elettrocardiogramma umano, eseguito sul tecnico del laboratorio, Thomas Goswell | Una delle registrazioni di Waller, rilevata fra petto e schiena, illustra, nei dettagli essenziali, l'attività dei ventricoli cardiaci nell'uomo: l'onda R (breve picco verso il basso) precede la contrazione del ventricolo, l'onda T (lieve avvallamento arrotondato) ne precede il rilassamento |
In basso sono mostrate le onde R e T; in alto il segnale meccanico di riferimento, ricavato dal battito cardiaco (apex) |
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1887 |
John Rayleigh pubblica il primo volume della sua opera "The Theory of Sound" dove sono riportati i suoi studi sulle onde sonore | ||
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1889 |
Walther Hermann Nernst formula una teoria sul potenziale elettrico generato dalla diffusione di elettroliti nel sodio |
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1889 |
Gotch e Horsley registrano con l'elettrometro capillare, i potenziali d'azione dei nervi |
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1889 |
Il fisico Ernest Rutherford of Nelson distingue due componenti nelle emissioni radioattive: le particelle alfa (con carica elettrica positiva) e le particelle beta (con carica elettrica negativa). Altre esperienze rivelano una terza componente ad alta energia: i raggi gamma, che non sono particelle cariche, ma onde elettromagnetiche | ||
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1890 |
G.J. Burch elabora una correzione matematica per compensare le fluttuazioni (lente) degli elettrometri capillari ed evidenziare la forma d'onda "vera" degli elettrocardiogrammi | ||
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1895 |
Utilizzando un elettrometro capillare di tipo avanzato e la formula correttiva di Burch, Willem Einthoven distingue cinque forme d'onda dell'elettrocardiogramma che denomina P, Q, R, S, T | ||
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1895
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Eseguendo ricerche con un tubo a raggi catodici, Wilhelm Röntgen scopre che quando i raggi catodici colpiscono la faccia interna della parete di vetro del tubo, si verifica un'emissione di raggi sconosciuti, che hanno la sorprendente proprietà di attraversare anche corpi opachi alla luce. Per la loro natura incognita, questi raggi vengono indicati con la lettera X |
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1895-1890 |
I raggi X sono assorbiti in modo diverso secondo la densità e lo spessore delle strutture attraversate e possono essere facilmente registrati per via fotografica. Di conseguenza il loro uso si afferma rapidamente soprattutto come strumento di analisi della struttura ossea del corpo umano | ||
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1895 |
L'ingegnere francese Clement Ader inventa il registratore telegrafico, adatto a rilevare i deboli segnali che si ricevono tramite i cavi sottomarini | Partendo dal registratore di Ader, Willem Einthoven, svilupperà nei primi anni del Novecento il galvanometro a corda. che rappresenterà per mezzo secolo uno strumento fondamentale di rilevazione dei segnali bioelettrici | |
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1896 |
Thomas Edison inventa uno schermo luminescente che converte in luce visibile l'energia dei raggi X |
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1896 |
Henri Becquerel scopre l'emissione spontanea di radiazioni da parte dell'uranio e confronta la luminescenza indotta dai raggi X con quella prodotta da sali di uranio. Becquerel scopre anche la pericolosità dei raggi X. Ma gli studi sulla radioattività sono ormai avviati |
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1897
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In base agli esperimenti sui raggi catodici di Philipp Lenard, assistente di Hertz all'università di Bonn, Joseph John Thomson formula l'ipotesi che questi raggi consistano in veloci particelle, cariche di elettricità negativa (gli elettroni), caratterizzate da dimensioni più piccole di quelle degli atomi e delle molecole | La verifica di questa ipotesi provoca una serie di esperienze da parte dello stesso Thomson, di J. Towsend, di Ernest Rutherford, di Niels Bohr e di altri e permetterà, nell'arco di una diecina di anni, di dare una prima definizione delle caratteristiche dell'elettrone e dell'intera struttura dell'atomo | |
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1897 |
All'Istituto di Fisica di Strasburgo, Braun realizza un tubo a raggi catodici (CRT) in cui, a differenza dei tubi precedenti (dove le traiettorie elettroniche non erano controllabili), gli elettroni emessi, sono tenuti entro uno stretto fascio, per effetto del campo magnetico di una corrente elettrica. Con questa invenzione, Braun pone le basi dell'oscillografo a raggi catodici |
Nel tubo originale di Braun, la corrente elettrica da osservare scorre in una bobina avvolta attorno allo stelo del tubo, provocando la deflessione verticale del fascio: questa deflessione cresce con l'intensità della corrente. Conseguentemente, segue un percorso verticale anche la traccia del fascio elettronico sullo schermo del tubo . La deviazione orizzontale, necessaria per visualizzare la forma d'onda della corrente alternata, è ottenuta con un piccolo specchio rotante esterno, posto davanti allo schermo fluorescente del tubo. (La deflessione orizzontale di tipo elettrostatico sarà inventata da un assistente di Braun, 13 anni dopo) |
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1897 |
Il fisico irlandese Joseph Larmor, docente al St John's College di Cambridge, dimostra che la frequenza di precessione dello spin (cioè del momento della quantità di moto) di un nucleo atomico è proporzionale all'intensità del campo magnetico in cui il nucleo stesso si trova immerso |
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La relazione di Larmor sarà alla base delle scoperte di Felix Bloch ed Edward Purcell che, mezzo secolo dopo, svilupperanno le tecniche di analisi basate sulla risonanza magnetica nucleare |
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1898 |
I coniugi Marie e Pierre Curie, che studiano da qualche anno le radiazioni osservate da Becquerel, scoprono due nuovi elementi radioattivi: il polonio (così denominato in ricordo della patria di origine di Marie Curie) e il radio |
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1900 |
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Max Karl Ernst Ludwig Planck espone all'Accademia delle scienze di Berlino l'ipotesi che l'energia non sia una grandezza continua, ma discreta. Alla quantità elementare di energia dà il nome di "quantum". L'ipotesi di Planck, inizialmente contestata dal mondo fisico, dà origine al\la teoria dei quanti | |
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