Michael Faraday

Mary Stone | 11 kwietnia, 2023

Streszczenie

Michael Faraday († 25 sierpnia 1867 w Hampton Court Green, Middlesex) był angielskim przyrodnikiem, który jest uważany za jednego z najważniejszych fizyków eksperymentalnych. Odkrycia Faradaya dotyczące „rotacji elektromagnetycznej” i indukcji elektromagnetycznej położyły podwaliny pod rozwój przemysłu elektrycznego. Jego żywe interpretacje efektu magnetooptycznego i diamagnetyzmu za pomocą linii sił i pól doprowadziły do rozwoju teorii elektromagnetyzmu. W 1820 roku Faraday był już uważany za czołowego brytyjskiego analityka chemicznego. Odkrył szereg nowych węglowodorów, w tym benzen i buten, oraz sformułował podstawowe prawa elektrolizy.

Wychowany w skromnych warunkach i wykształcony na introligatora Faraday, entuzjasta nauk przyrodniczych, znalazł zatrudnienie jako asystent Humphry’ego Davy’ego w laboratorium Royal Institution, które stało się jego najważniejszym miejscem pracy. W laboratorium Royal Institution przeprowadzał swoje pionierskie eksperymenty elektromagnetyczne, a w jego sali wykładowej pomagał szerzyć nową wiedzę naukową swoimi świątecznymi wykładami. W 1833 roku Faraday został mianowany pierwszym Fuller Professor of Chemistry. Faraday przeprowadził około 30 000 eksperymentów i opublikował 450 artykułów naukowych. Najważniejsze ze swoich publikacji dotyczących elektromagnetyzmu podsumował w Experimental Researches in Electricity. Jego najpopularniejsza praca Chemical History of a Candle była zapisem jednego z jego świątecznych wykładów.

Na zlecenie państwa brytyjskiego Faraday przez ponad dwadzieścia lat szkolił kadetów Królewskiej Akademii Wojskowej w Woolwich w zakresie chemii. Pracował dla wielu władz i instytucji publicznych, na przykład dla urzędu morskiego Trinity House, British Museum, Home Office i Board of Trade.

Faraday należał do wyznawców niewielkiej mniejszości chrześcijańskiej, sandemarian, w której życiu religijnym brał czynny udział.

Pochodzenie i wykształcenie

Michael Faraday urodził się 22 września 1791 roku w Newington w hrabstwie Surrey, które obecnie jest częścią londyńskiej dzielnicy Southwark. Był trzecim z czworga dzieci Jamesa Faradaya (1761-1810), kowala, i jego żony Margaret (z domu Hastwell, 1764-1838), córki farmera. Do początku 1791 roku jego rodzice mieszkali wraz z dwójką starszego rodzeństwa, Elizabeth (1787-1847) i Robertem (1788-1846), w małej wiosce Outhgill w ówczesnym hrabstwie Westmorland w północno-zachodniej Anglii (obecnie Cumbria). Gdy skutki rewolucji francuskiej doprowadziły do upadku handlu i rodzinie groziło ubóstwo, postanowili przenieść się w bezpośrednie sąsiedztwo Londynu. Ojciec Faradaya znalazł pracę u handlarza żelazem Jamesa Boyda w londyńskim West Endzie. Rodzina wkrótce potem przeniosła się na Gilbert Street, a około pięć lat później na Jacob’s Well Mews. Tam urodziła się młodsza siostra Faradaya, Margaret (1802-1862).

Do dwunastego roku życia Faraday uczęszczał do prostej szkoły dziennej, gdzie nauczono go podstaw czytania, pisania i arytmetyki. W 1804 roku znalazł zatrudnienie jako chłopiec na posyłki u hugenockiego emigranta George’a Riebau, który prowadził księgarnię przy Blanford Street. Jednym z obowiązków Faradaya było zanoszenie rano gazety klientom Riebau, odbieranie jej ponownie w ciągu dnia i roznoszenie innym klientom. Po około roku pracy jako chłopiec na posyłki, Faraday podpisał 7 października 1805 roku siedmioletni kontrakt na praktykę u Riebau. Zgodnie z ówczesnymi zwyczajami wprowadził się do swojego mistrza czeladnika i mieszkał z nim podczas praktyki.

Faraday okazał się zdolnym, otwartym i dociekliwym uczniem. Szybko nauczył się zawodu introligatora i z uwagą czytał wiele książek przynoszonych do oprawy. Były to między innymi „Conversations on Chemistry” Jane Marcet, popularne wprowadzenie do chemii opublikowane w 1806 roku, oraz wkład Jamesa Tytlera o elektryczności do trzeciego wydania Encyclopædia Britannica, a także historia Ali Baby oraz dzieła i czasopisma o sztuce. Riebau pozwalał mu na przeprowadzanie drobnych eksperymentów chemicznych i elektrycznych.

Wśród dzieł, które studiował Faraday, była książka Isaaca Wattsa The Improvement of the Mind (1741), skierowana do czytelników, którzy chcieli samodzielnie poszerzać swoją wiedzę i zdolności umysłowe. W swoich wyjaśnieniach autor przywiązywał wagę nie tylko do biernego przekazywania wiedzy, ale do zachęcania swoich czytelników do aktywnego zaangażowania się w nią. Watts zalecał między innymi robienie notatek z artykułów, notowanie wykładów i szukanie wymiany myśli z podobnie myślącymi ludźmi.

Pod tym wrażeniem Faraday rozpoczął w 1809 roku działalność, którą zatytułował The Philosophical Miscellany, czyli zbiór notatek do artykułów na temat sztuki i nauki, które przeczytał w różnych gazetach i czasopismach. W 1810 roku Riebau zachęcił 19-letniego Faradaya do uczęszczania na wykłady naukowe organizowane w każdy poniedziałek przez złotnika Johna Tatuma w jego domu. Tatum był założycielem City Philosophical Society, założonego w 1808 roku, którego celem było zapewnienie rzemieślnikom i czeladnikom dostępu do wiedzy naukowej. Za każdy wykład należało uiścić opłatę w wysokości jednego szylinga, którą Faraday otrzymywał od swojego brata Roberta. Dzięki temu wsparciu mógł uczestniczyć w około tuzinie wykładów od 19 lutego 1810 do 26 września 1811 roku. Podczas wykładów Tatuma Faraday robił notatki, które w wolnych chwilach poprawiał, streszczał i przenosił do notatnika. U Tatuma zaprzyjaźnił się z kwakrami Benjaminem Abbottem (1793-1870) i Edwardem Magrathem (1791?-1861), a także Richardem Phillipsem (1778-1851). Z Abbottem rozpoczął 12 lipca 1812 r. pisemną wymianę myśli, która trwała przez wiele lat.

Faraday, którego terminowanie u Riebau dobiegało końca, nie miał ochoty spędzić życia jako introligator. Napisał więc list do Josepha Banksa, prezesa Royal Society, w którym prosił o skromne stanowisko w laboratoriach Royal Society. Banks jednak nie uznał za konieczne odpowiedzieć na jego prośbę. 8 października 1812 roku, dzień po zakończeniu praktyki, Faraday rozpoczął pracę jako czeladnik introligatorski u Henri De La Roche’a.

Zatrudnienie w charakterze asystenta laboratoryjnego

Na początku 1812 roku Riebau pokazał notes Faradaya z transkrypcjami wykładów Tatuma synowi Williama Dance’a (1755-1840), jednemu ze swoich klientów. Dance doniósł o tym ojcu, który następnie zabrał Faradaya na cztery ostatnie wykłady Humphry’ego Davy’ego zatytułowane The Elements of Chemical Philosophy jako profesora chemii w marcu i kwietniu 1812 roku. Davy był uważany za wybitnego wykładowcę i zyskał wysoką reputację wśród ekspertów dzięki odkryciu pierwiastków: potasu, sodu i chloru. Podczas wykładów Davy’ego Faraday robił liczne notatki, które poprawiał i dodawał do nich rysunki, oprawiał w książkę i wysyłał do Davy’ego.

Pod koniec października 1812 roku Davy nie przebywał jednak w Londynie, lecz wraz z Johnem Georgem Childrenem powtarzał w Tunbridge Wells eksperyment Pierre’a Louisa Dulonga, który krótko wcześniej odkrył nowy związek chloru i azotu. Podczas eksperymentów szklana rurka zawierająca powstały trójchlorek azotu eksplodowała i poważnie zraniła lewe oko Davy’ego. Davy został natychmiast zabrany na leczenie do Londynu i znalazł tam program Faradaya. Ponieważ z powodu urazu oka potrzebował pomocy w uporządkowaniu swoich notatek, zaprosił Faradaya do swojego domu pod koniec 1812 roku.

19 lutego 1813 roku w Royal Institution wybuchła bójka na pięści pomiędzy asystentem laboratoryjnym Williamem Payne’em a producentem instrumentów Johnem Newmannem. Trzy dni później Payne został zwolniony przez kierowników Royal Institution. Davy, który potrzebował nowego asystenta, zaproponował Faradaya na wolne stanowisko. 1 marca 1813 roku ten ostatni rozpoczął pracę jako asystent laboratoryjny w Royal Institution. Do jego obowiązków należał nadzór i pomoc wykładowcom i profesorom w przygotowaniu i prowadzeniu wykładów, cotygodniowe czyszczenie modeli w magazynie oraz comiesięczne odkurzanie instrumentów w szklanych gablotach. Wprowadził się do dwóch pokoi swojego poprzednika i otrzymał pozwolenie na wykorzystanie laboratorium do własnych eksperymentów.

Podróż przez Europę kontynentalną

Napoleon Bonaparte przyznał Davy’emu złoty medal za wkład w elektrochemię, który chciał odebrać w Paryżu. Pomimo trwających wojen napoleońskich, otrzymał on od rządu francuskiego pozwolenie na podróż do Europy kontynentalnej. Davy i jego żona Jane Apreece (1780-1855) zaplanowali więc w 1813 roku podróż po Europie kontynentalnej, która miała trwać dwa lub trzy lata i prowadzić aż do Konstantynopola. Poprosił Faradaya, by towarzyszył mu jako jego amanuensis (sekretarz i asystent naukowy). To dało temu ostatniemu, który nigdy nie podróżował „więcej niż dwanaście mil” z Londynu, możliwość uczenia się od Davy’ego i kontaktu z niektórymi z najważniejszych zagranicznych przyrodników.

13 października 1813 roku pięcioosobowa grupa podróżna opuściła Londyn. W Plymouth zaokrętowała się do Morlaix, gdzie została przeszukana i zatrzymana na około tydzień. Ostatecznie dotarli do Paryża wieczorem 27 października. Faraday zwiedził miasto, które zrobiło na nim duże wrażenie, oraz odwiedził Musée Napoleon wraz z Davym i geologiem Thomasem Richardem Underwoodem (1772-1835). W laboratorium chemika Louis-Nicolas Vauquelin, Davy i Faraday obserwowali produkcję chlorku potasu, która różniła się od metody stosowanej w Anglii. Rankiem 23 listopada André-Marie Ampère, Nicolas Clément i Charles-Bernard Desormes odwiedzili Davy’ego w jego hotelu, zaprezentowali mu substancję odkrytą dwa lata wcześniej przez Bernarda Courtois i zademonstrowali kilka eksperymentów, w wyniku których powstały fioletowe pary. Z pomocą Faradaya Davy przeprowadził własne eksperymenty, między innymi w laboratorium Eugène’a Chevreula w Jardin des Plantes. 11 grudnia zorientował się, że substancja jest nowym pierwiastkiem, który nazwał jodem od greckiego słowa iodes oznaczającego „fiolet”. Eksperymenty Davy’ego opóźniły planowaną dalszą podróż do Włoch.

29 grudnia 1813 roku wyjechali z Paryża na wybrzeże Morza Śródziemnego, gdzie Davy miał nadzieję znaleźć rośliny zawierające jod do swoich badań. Faraday był świadkiem przejścia papieża Piusa VII w Montpellier na początku lutego, wracającego do Włoch po wyzwoleniu przez aliantów. Po miesięcznym pobycie ruszyli w dalszą drogę do Włoch w towarzystwie Frédérica-Josepha Bérarda (1789-1828). Przez Nîmes i Niceę przekroczyli Alpy przez przełęcz Tenda. Podczas uciążliwej podróży od miasta do miasta Davy objaśniał Faradayowi geologiczny skład krajobrazu i zapoznawał go ze starożytnymi miejscami kultury.

W Genui zła pogoda uniemożliwiła dalszą podróż. Davy wykorzystał opóźnienie, aby przeprowadzić eksperymenty w domu Domenico Vivianiego (1772-1840), który trzymał w niewoli kilka „elektrycznych ryb”, za pomocą których chciał sprawdzić, czy wydzielina tych ryb jest wystarczająca do rozkładu wody. Wyniki jego eksperymentów były negatywne. 13 marca przepłynęli statkiem przez Zatokę Genueńską. Na dzień przed lądowaniem wojsk brytyjskich w Livorno minęli Luccę i 16 marca dotarli do Florencji, gdzie zwiedzili muzeum Accademia del Cimento, w którym znajdowały się między innymi instrumenty obserwacyjne Galileusza. Davy i Faraday kontynuowali swoje doświadczenia z jodem i przygotowali eksperyment, który miał udowodnić, że diamenty składają się z czystego węgla. W tym celu użyli dużych płonących szkieł z posiadłości wielkiego księcia Ferdynanda III. 27 marca 1814 roku udało im się to udowodnić po raz pierwszy. W kolejnych dniach obaj powtórzyli eksperyment jeszcze kilkakrotnie.

Przyjazd do Rzymu miał miejsce w środku Wielkiego Tygodnia. Tak jak to robił w innych miejscach, Faraday zwiedził miasto na własną rękę. Szczególne wrażenie zrobiła na nim Bazylika św. Piotra i Koloseum. W Accademia dei Lincei, Davy i Faraday eksperymentowali z węglem drzewnym, aby kontynuować niektóre pytania bez odpowiedzi z eksperymentu z diamentem. 5 maja byli gośćmi w domu Domenico Morichini (1773-1836). Tam Faraday bezskutecznie powtórzył pod okiem gospodarza domu swój eksperyment dotyczący rzekomego namagnesowania igły przez fioletowy składnik widmowy światła słonecznego. Dwa dni później wyruszyli na dwutygodniową wycieczkę do Neapolu. Tam kilkakrotnie wspinali się na Wezuwiusza. Karolina Bonaparte, królowa Neapolu, podarowała Davy’emu słoik ze starożytnymi barwnikami, które Davy i Faraday później przeanalizowali.

Aby uciec od letnich upałów, podróżnicy wyruszyli z Rzymu 2 czerwca w kierunku Szwajcarii. Przez Terni, Bolonię, Mantuę i Weronę dotarli do Mediolanu. Tutaj Faraday spotkał 17 czerwca Alessandro Voltę. Przybyli do Genewy 25 czerwca 1814 r. i spędzili lato z Charlesem-Gaspardem de la Rive w jego domu nad Jeziorem Genewskim, polując, łowiąc ryby, eksperymentując dalej z jodem i pracując z Markiem-Augustem Pictetem i Nicolasem-Théodorem de Saussure. 18 września 1814 r. podróżowali przez Lozannę, Vevey, Payerne, Berno, Zurych i wodospady Renu koło Schaffhausen, docierając w końcu do Monachium, gdzie zatrzymali się na trzy dni.

Do Włoch wrócili przez przełęcz Brenner, odwiedzając Padwę i Wenecję. We Florencji badali palny gaz, który wydobywał się z ziemi w Pietramali i który zidentyfikowali jako metan. W Rzymie, gdzie przybyli 2 listopada 1814 roku i pozostali do marca 1815 roku, Faraday przeżył Boże Narodzenie i uczestniczył w kilku balach maskowych podczas karnawału. Davy i Faraday przeprowadzili dalsze eksperymenty z chlorem i jodem. Ich pierwotne plany podróży do Konstantynopola upadły. Po przekroczeniu Tyrolu i Niemiec, w końcu dotarli do Londynu 23 kwietnia 1815 roku.

Rozwój w zawodzie analityka chemicznego

Po powrocie Faraday był początkowo bez pracy w Londynie. Na prośbę Williama Thomasa Brande, który w 1812 roku przejął od Davy’ego stanowisko profesora chemii, i przy pełnym poparciu Davy’ego, który tydzień wcześniej został wybrany na wiceprezesa Royal Institution, Faraday otrzymał 15 maja z powrotem swoje dawne stanowisko asystenta laboratoryjnego i był dodatkowo odpowiedzialny za kolekcję mineralogiczną.

Faraday ponownie uczęszczał na wykłady Miejskiego Towarzystwa Filozoficznego i został jego członkiem. 17 stycznia 1816 roku wygłosił tam swój pierwszy wykład na temat chemii, po którym w ciągu następnych dwóch i pół roku odbyło się 16 kolejnych. W 1818 roku, aby doskonalić swoje umiejętności jako wykładowca, uczęszczał na czwartkowe wieczorne lekcje retoryki Benjamina Humphreya Smarta (1786-1872) w Royal Institution. Wraz z czterema przyjaciółmi założył latem tego samego roku kółko pisarskie. Członkowie grupy, zorganizowanej według wytycznych Miejskiego Towarzystwa Filozoficznego, pisali eseje na dowolnie wybrane lub ustalone tematy, które były składane anonimowo i oceniane zbiorowo w grupie.

W laboratorium Royal Institution Faraday często przeprowadzał eksperymenty na zlecenie Davy’ego, a w 1816 roku walnie przyczynił się do jego badań, które doprowadziły do opracowania „lampy Davy’ego” używanej w górnictwie. Dla Brande’a, redaktora Quarterly Journal of Science, Faraday komponował tytułowe strony Miscellanea od 1816 roku i przejął pełną odpowiedzialność za czasopismo w sierpniu 1816 roku podczas nieobecności Brande’a. W 1816 roku w Quarterly Journal of Science ukazała się również pierwsza praca naukowa Faradaya na temat próbek wapienia pochodzących z Toskanii. Do końca 1819 roku Faraday opublikował w Quarterly Journal of Science 37 komunikatów i artykułów, w tym m.in. dochodzenie w sprawie ucieczki gazów z rurek kapilarnych i uwagi na temat „śpiewających płomieni”.

W swoim laboratorium Faraday przeprowadzał analizy papieru dla Williama Savage’a (1770-1843), drukarza Royal Institution, badał próbki gliny dla producenta ceramiki Josiaha Wedgwooda II (1769-1843) i podejmował badania kryminalistyczne na zlecenie sądu. Na początku 1819 roku Faraday, wraz z Jamesem Stodartem (1760-1823), który produkował narzędzia chirurgiczne, rozpoczął obszerną serię eksperymentów dotyczących ulepszania stopów stali. Najpierw zbadał wootz, powszechnie stosowany produkt wyjściowy do produkcji stali, pod kątem jego składu chemicznego. Następnie przeprowadził liczne eksperymenty nad uszlachetnianiem stali, w których wykorzystano m.in. platynę i rod. Badania nad stalą rozciągały się na okres około pięciu lat i były kontynuowane przez Faradaya samodzielnie po śmierci Stodarta.

21 grudnia 1820 roku członkom Royal Society odczytano pierwszą pracę Faradaya przeznaczoną do publikacji w Philosophical Transactions. Opisywał w nim dwa nowe, odkryte przez siebie związki chlorowęglowe: tetrachloroeten i heksachloroetan. W tym czasie Faraday był już uważany za czołowego brytyjskiego analityka chemicznego. W 1821 roku został mianowany „Superintendentem Domu” Royal Institution. 12 czerwca 1821 roku poślubił Sarah Barnard (1800-1879), siostrę swojego przyjaciela Eduarda Barnarda (1796-1867), którego poznał jesienią 1819 roku. Ich małżeństwo pozostało bezdzietne.

Uznanie za przyrodnika

W 1821 roku Richard Phillips, ówczesny redaktor Annals of Philosophy, poprosił Faradaya o zarys wszystkich znanych ustaleń dotyczących elektryczności i magnetyzmu. Krótko wcześniej Hans Christian Ørsted opublikował swoje obserwacje dotyczące odchylania igły kompasu przez prąd elektryczny. Faraday powtórzył w swoim laboratorium eksperymenty Ørsteda, André-Marie Ampère’a i François Arago. Jego dwuczęściowy Historical Sketch of Electro-Magnetism ukazał się anonimowo na jego prośbę w Annals of Philosophy we wrześniu i październiku 1821 r. Faradayowi udało się po raz pierwszy przeprowadzić eksperyment, w którym przewodnik przewodzący prąd obracał się wokół własnej osi pod wpływem stałego magnesu. W tym samym miesiącu opublikował swoje odkrycie w Quarterly Journal of Science. Tak zwany „obrót elektromagnetyczny” był niezbędnym warunkiem rozwoju silnika elektrycznego.

Zaledwie kilka dni po opublikowaniu jego odkrycia przyjaciele Williama Hyde’a Wollastona, w tym Davy, zwątpili w niezależność pracy Faradaya. Zarzucali mu, że ukradł pomysł „rotacji elektromagnetycznej” Wollastonowi i nie uznał jego autorstwa. Eksperymentalny dowód Faradaya był jednak zupełnie inny od rozwiązania zaproponowanego przez Wollastona, co ten ostatni uznał. Ponieważ publiczne plotki na ten temat nie ucichły, Faraday został zmuszony do ujawnienia autorstwa swojego Historical Sketch of Electro-Magnetism.

W 1818 roku Michael Faraday opisał działanie soporacyjne „eteru siarkowego”. W 1823 roku Faraday zaczął badać właściwości odkrytego przez Davy’ego hydratu chloru. Kiedy podgrzał go pod ciśnieniem, po raz pierwszy udało mu się skroplić chlor. W 1823 r. i ponownie w 1844 r., kiedy powrócił do tematu, udało mu się skroplić amoniak, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenek dinitrogenu, chlorowodór, siarkowodór, dicyjan i eten. Faraday jako pierwszy zauważył, że istnieje temperatura krytyczna, powyżej której nie można już skroplić gazów, niezależnie od wywieranego ciśnienia. Udowodnił, że stany „stały”, „ciekły” i „gazowy” mogą się wzajemnie przekształcać i nie tworzą kategorii stałych.

W 1825 roku Faraday zauważył płynne pozostałości w puszkach z gazem iluminacyjnym dostarczanym do Royal Institution przez jego brata Roberta, który pracował w London Gas Company. Przeanalizował ciecz i odkrył nowy związek węglowodorowy, który nazwał „dwubarwnym wodorem”. Eilhard Mitscherlich w tym samym roku nadał tej substancji, węglowodorowi aromatycznemu, nazwę benzen. Niedługo potem odkrył buten, związek o takim samym wzorze proporcji jak eten, ale o zupełnie innych właściwościach chemicznych. W 1826 roku Faraday określił skład naftalenu i wytworzył dwie różne krystaliczne próbki naftalenu w kwasie siarkowym.

Manipulacja chemiczna została opublikowana w kwietniu 1827 roku. Ta monografia Faradaya stanowiła wprowadzenie do chemii praktycznej i była skierowana do początkujących w dziedzinie badań przyrodniczo-chemicznych. Obejmowała wszystkie aspekty chemii praktycznej, począwszy od właściwego urządzenia laboratorium, poprzez prawidłowe przeprowadzenie eksperymentów chemicznych, aż po analizę błędów. Po pierwszym wydaniu nastąpiły dwa kolejne wydania w 1830 i 1842 roku.

1 kwietnia 1824 roku Royal Society i Board of Longitude powołały wspólną komisję (Committee for the Improvement of Glass for Optical Purposes). Jej celem było znalezienie receptur na produkcję wysokiej jakości szkieł optycznych, które mogłyby konkurować ze szkłami krzemiennymi produkowanymi przez Josepha von Fraunhofera w Niemczech. Badania odbywały się początkowo w hucie szkła Falcon Glass Works prowadzonej przez Apsleya Pellatta (1763-1826) i Jamesa Greena. W celu bardziej bezpośredniego nadzoru nad przebiegiem eksperymentów 5 maja 1825 roku powołano podkomisję, w skład której weszli John Herschel, George Dollond i Faraday. Po wybudowaniu w Royal Institution nowego pieca do topienia szkła, od września 1827 roku eksperymenty ze szkłem prowadzono w Royal Institution. Do odciążenia Faradaya zatrudniono 3 grudnia 1827 roku Charlesa Andersona, byłego sierżanta Królewskiej Artylerii. Badania nad szkłem były głównym zadaniem Faradaya przez ponad pięć lat, a pod koniec 1829 roku stały się tematem jego pierwszego Baker Lecture dla Royal Society. W 1830 roku eksperymenty ze szkłem zostały przerwane z powodów finansowych. Raport z 1831 roku astronomów Henry’ego Katera (1777-1835) i Johna Ponda, którzy testowali teleskop z obiektywem wykonanym ze szkła wyprodukowanego przez Faradaya, poświadczył, że szkło miało dobre właściwości achromatyczne. Faraday uznał jednak wyniki swojej pięcioletniej pracy za niewystarczające.

Za namową jego przyjaciela Richarda Phillipsa, który sam został przyjęty do Royal Society krótko wcześniej, wniosek o przyjęcie Faradaya do Towarzystwa został odczytany po raz pierwszy 1 maja 1823 roku. Wniosek zawierał podpisy 29 członków i musiał być odczytany na dziesięciu kolejnych spotkaniach. Davy, prezes Royal Society od 1820 roku, chciał zapobiec wyborowi Faradaya i próbował doprowadzić do wycofania wniosku. Przy jednym głosie sprzeciwu Faraday został przyjęty do Royal Society 8 stycznia 1824 roku.

Od marca do czerwca 1824 roku Faraday pełnił tymczasowo funkcję pierwszego sekretarza londyńskiego klubu The Athenaeum, którego Davy był współzałożycielem. Kiedy w maju zaproponowano mu, by objął to stanowisko na stałe za roczną pensję w wysokości 100 funtów, odrzucił ofertę i polecił na to stanowisko swojego przyjaciela Edwarda Magratha.

7 lutego 1825 roku Faraday został mianowany dyrektorem laboratorium w Royal Institution i zaczął tam prowadzić pierwsze własne wykłady. W lutym 1826 roku został zwolniony z obowiązku asystowania Brande’owi w jego wykładach. W 1827 roku Faraday prowadził wykłady z chemii w London Institution i wygłosił pierwszy ze swoich licznych wykładów świątecznych. Odrzucił propozycję zostania pierwszym profesorem chemii na nowo założonym Uniwersytecie Londyńskim, powołując się na swoje zobowiązania w Royal Institution. W 1828 roku został uhonorowany Medalem Fullera. Do 1831 roku pomagał Brande’owi redagować Quarterly Journal of Science, a następnie nadzorował pięć pierwszych numerów nowego Journal of the Royal Institution.

Badania nad elektrycznością (1831 – 1838)

Już w 1822 roku Faraday zanotował w swoim notatniku: „Przekształcić magnetyzm w elektryczność”. W dzienniku laboratoryjnym, który rozpoczął we wrześniu 1820 roku, 28 grudnia 1824 roku po raz pierwszy odnotował eksperyment, w którym próbował wytworzyć prąd elektryczny za pomocą magnetyzmu. Jednak oczekiwany prąd elektryczny nie zmaterializował się. W dniach 28 i 29 listopada 1825 r. oraz 22 kwietnia 1826 r. przeprowadził kolejne eksperymenty, jednak bez osiągnięcia pożądanego rezultatu.

Po pięcioletniej przerwie spowodowanej skomplikowanymi badaniami nad szkłem, Faraday po raz pierwszy zwrócił się do eksperymentów elektromagnetycznych 29 sierpnia 1831 roku. Kazał swojemu asystentowi Andersonowi wykonać miękki żelazny pierścień o wewnętrznej średnicy sześciu cali (około 15 centymetrów). Po jednej stronie pierścienia przymocował trzy zwoje miedzianego drutu, które były odizolowane od siebie sznurkiem i kalką. Po drugiej stronie pierścienia znajdowały się dwa takie uzwojenia. Dwa końce jednego z uzwojeń po jednej stronie przedłużył długim miedzianym drutem, który prowadził do igły magnetycznej oddalonej o około trzy stopy (około jednego metra). Jedno z uzwojeń po drugiej stronie połączył z biegunami baterii. Za każdym razem, gdy zamykał obwód, igła magnetyczna przesuwała się z pozycji spoczynkowej. Kiedy obwód został otwarty, igła poruszyła się ponownie, tylko tym razem w przeciwnym kierunku. Faraday odkrył indukcję elektromagnetyczną, stosując zasadę, na której opierają się opracowane później transformatory. Przerwał swoje eksperymenty, które trwały do 4 listopada, na trzytygodniowe wakacje z żoną w Hastings i dwutygodniowe badania dla Mennicy Królewskiej. Podczas eksperymentów, które trwały zaledwie jedenaście dni, odkrył, że cylindryczny magnes sztabkowy poruszany przez zwoje drutu indukuje w nim napięcie elektryczne. Generatory elektryczne działają według tej podstawowej zasady.

Raport Faradaya o odkryciu indukcji elektromagnetycznej został przedstawiony przez niego Towarzystwu Królewskiemu pod koniec 1831 roku. W formie wydrukowanej w Philosophical Transactions ukazało się dopiero w maju 1832 r. Długa zwłoka wynikała ze zmiany warunków publikacji nowych artykułów. Do końca 1831 roku, aby opublikować artykuł w Philosophical Transactions, wystarczyła większość głosów Komitetu Referatów. Zmienione zasady przewidywały indywidualne recenzowanie artykułów. Recenzję artykułu Faradaya napisali matematyk Samuel Hunter Christie i lekarz John Bostock (1773-1846).

W grudniu 1831 roku Faraday napisał do swojego wieloletniego francuskiego przyjaciela Jean Nicolasa Pierre’a Hachette’a, informując go o swoich najnowszych odkryciach. Hachette pokazał list sekretarzowi Institut de France, François Arago, który 26 grudnia 1831 roku odczytał go członkom Instytutu. Relacje o odkryciu Faradaya pojawiły się we francuskich gazetach Le Temps i Le Lycée odpowiednio 28 i 29 grudnia 1831 roku. London Morning Advertiser przedrukował je 6 stycznia 1832 roku. Doniesienia prasowe zagrażały pierwszeństwu jego odkrycia, ponieważ Włosi Leopoldo Nobili i Vincenzo Antinori (1792-1865) we Florencji powtórzyli niektóre eksperymenty Faradaya, a ich wyniki, opublikowane w czasopiśmie Antologia, ukazały się w Philosophical Transactions przed pracą Faradaya.

Po odkryciu, że magnetyzm jest w stanie wytworzyć energię elektryczną, Faraday postawił sobie za zadanie udowodnienie, że niezależnie od tego, w jaki sposób powstaje elektryczność, zawsze działa ona w ten sam sposób. 25 sierpnia 1832 roku rozpoczął pracę ze znanymi źródłami elektryczności. Porównał działanie elektryczności woltaicznej, elektryczności tarcia, termoelektryczności, elektryczności zwierzęcej i magnetycznej. W referacie odczytanym 10 i 17 stycznia stwierdził na podstawie swoich eksperymentów „…że elektryczność, niezależnie od jej źródła, jest identyczna w naturze”.

Pod koniec grudnia 1832 roku Faraday zadał sobie pytanie, czy prąd elektryczny będzie w stanie rozłożyć ciało stałe – na przykład lód. W swoich eksperymentach stwierdził, że lód, w przeciwieństwie do wody, zachowywał się jak nieprzewodnik. Przetestował szereg substancji o niskiej temperaturze topnienia i zaobserwował, że nieprzewodzące ciało stałe przewodziło prąd po przejściu do fazy ciekłej i rozkładało się chemicznie pod wpływem prądu. 23 maja 1833 roku wystąpił przed Royal Society On a New Law of Conduction of Electricity.

Badania te doprowadziły Faradaya bezpośrednio do jego eksperymentów nad „rozkładem elektrochemicznym”, które zajęły mu rok. Przesiał istniejące poglądy, zwłaszcza Theodora Grotthußa i Davy’ego, i doszedł do wniosku, że rozkład zachodzi wewnątrz cieczy, a słupy elektryczne odgrywały jedynie rolę ograniczającą ciecz.

Niezadowolony z dostępnych mu terminów do opisu rozkładu chemicznego pod wpływem prądu elektrycznego, Faraday zwrócił się na początku 1834 roku do Williama Whewella, a także przedyskutował sprawę ze swoim lekarzem Whitlockiem Nichollem. Ten ostatni zasugerował Faradayowi, że do opisania procesu rozkładu elektrochemicznego powinien użyć terminów: elektroda dla powierzchni wejścia i wyjścia prądu, elektroliza dla samego procesu i elektrolit dla substancji biorącej w nim udział. Whewell, który chciał uczynić polarną naturę procesu bardziej rozpoznawalną, ukuł terminy anoda i katoda dla dwóch elektrod oraz terminy anion, kation i jon dla cząsteczek biorących udział w procesie. Na początku siódmej serii swoich Experimental Researches in Electricity, którą przedstawił Towarzystwu Królewskiemu 9 stycznia 1834 roku, Faraday zaproponował nowe terminy do opisu procesu rozkładu elektrochemicznego (elektrolizy). W artykule tym sformułował dwa podstawowe prawa elektrolizy:

Faraday swoimi badaniami wykluczył wpływ takich czynników jak stężenie roztworu elektrolitycznego czy rodzaj i wielkość elektrod na proces elektrolizy. Liczyła się tylko ilość energii elektrycznej i biorące w niej udział równoważniki chemiczne. Był to dowód na to, że siły chemiczne i elektryczne są ściśle powiązane i ilościowo. Faraday wykorzystał ten związek w swoich dalszych eksperymentach do precyzyjnego pomiaru ilości energii elektrycznej.

W połowie stycznia 1836 r. Faraday ustawił w sali wykładowej Royal Institution sześcian o długości boku 12 stóp (ok. 3,65 m), którego krawędzie były utworzone z lekkiej drewnianej ramy. Boki były oplecione siatką z drutu miedzianego i pokryte papierem. Sześcian stał na czterech szklanych nóżkach o wysokości 5,5 cala (około 14 centymetrów), które izolowały go od podłoża. W eksperymentach przeprowadzonych 15 i 16 stycznia 1836 roku podłączył sześcian do maszyny elektryzującej, aby naładować go elektrycznie. Następnie wszedł do środka układu z elektrometrem Goldblatta, aby wykryć wszelką elektryczność, która mogła zostać zaindukowana w powietrzu. Jednak każdy punkt w pomieszczeniu okazał się wolny od elektryczności.

Układ znany jako klatka Faradaya, w którym pole elektryczne znika wewnątrz zamkniętego, przewodzącego ciała, jest dziś stosowany w elektrotechnice do ekranowania pól elektrostatycznych.

W 1837 roku Faraday zastanawiał się nad sposobem, w jaki efekt sił elektrycznych rozchodzi się w przestrzeni. Idea dalekosiężnego oddziaływania sił elektrycznych, jak implikowana przez prawo Coulomba, wprawiała go w zakłopotanie. Z drugiej strony podejrzewał, że przestrzeń musi odgrywać rolę w przenoszeniu sił i że musi istnieć zależność od ośrodka wypełniającego przestrzeń. Faraday zaczął systematycznie badać wpływ izolatorów i zaprojektował układ doświadczalny składający się z dwóch identycznych kondensatorów kulistych. Te kondensatory sferyczne z kolei składały się z dwóch mosiężnych kul umieszczonych wewnątrz siebie w odległości trzech centymetrów. Sfery były połączone mosiężnym uchwytem pokrytym izolującym szelakiem i tworzyły butelkę lejdejską. Faraday najpierw naładował jeden z dwóch kondensatorów, następnie doprowadził go do kontaktu elektrycznego z drugim i używając domowej roboty obrotowej wagi Coulomba przekonał się, że po wyrównaniu ładunków oba kondensatory niosą ten sam ładunek. Następnie wypełnił przestrzeń powietrzną jednego kondensatora izolatorem i powtórzył eksperyment. Jego nowy pomiar wykazał, że kondensator z izolatorem niósł większy ładunek. Powtórzył eksperyment z różnymi substancjami. Faraday uzyskał ilościową miarę wpływu izolatorów na pojemność kul, którą nazwał „indukcyjnością właściwą”, co dziś odpowiada stałej dielektrycznej. Dla nieprzewodzącej substancji, która znajduje się pomiędzy dwoma przewodnikami, Whewell zaproponował pod koniec 1836 roku termin dielektryk, który został również użyty przez Faradaya. Faraday wyjaśnił swój wynik eksperymentalny polaryzacją cząsteczek wewnątrz izolatorów, w których efekt jest przekazywany z cząsteczki na cząsteczkę, a także rozszerzył tę ideę na transport elektryczności wewnątrz przewodników.

Wyczerpanie i powrót do zdrowia

Na początku 1839 roku Faraday podsumował swoje artykuły dotyczące badań nad elektrycznością, które ukazały się w Philosophical Transactions między listopadem 1831 a czerwcem 1838 roku, pod tytułem Experimental Researches in Electricity. Od sierpnia do listopada 1839 roku Faraday prowadził badania nad działaniem kolumny woltaicznej, które opublikował w grudniu 1839 roku pod tytułem On the Source of the Force in Voltaic Column. Przeciwstawił w nim teorię kontaktu woltaicznego licznymi dowodami eksperymentalnymi.

Pod koniec 1839 roku Faraday doznał poważnego załamania zdrowia, które przypisywał przepracowaniu, a którego objawami były bóle i zawroty głowy oraz chwilowa utrata pamięci. Jego lekarz, Peter Mere Latham (1789-1875), poradził mu, by wziął tymczasowy urlop od licznych zobowiązań i zregenerował siły w Brighton. Przez kilka następnych lat Faraday pracował w swoim laboratorium tylko sporadycznie. W styczniu i lutym 1840 roku przez pięć dni kontynuował badania nad kolumną woltaiczną. W sierpniu i wrześniu ponownie eksperymentował przez pięć dni. Po 14 września 1840 roku nie dokonał żadnego wpisu w swoim dzienniku laboratoryjnym przez około dwadzieścia miesięcy, aż do 1 lipca 1842 roku. Pod koniec 1840 roku kierownicy Royal Institution uznali powagę choroby Faradaya i udzielili mu urlopu do czasu pełnego wyzdrowienia. Przez prawie rok nie prowadził żadnych wykładów. 30 czerwca 1841 r. wraz z żoną, jej bratem George’em Barnardem (1807-1890) i jego żoną Emmą, udał się na trzymiesięczną podróż regeneracyjną do Szwajcarii, gdzie podjął rozległe wędrówki po Alpach Berneńskich.

W 1840 roku William George Armstrong odkrył, że elektryczność powstaje, gdy para wodna jest uwalniana do powietrza pod wysokim ciśnieniem. Latem 1842 roku Faraday rozpoczął badania nad przyczyną powstawania tej elektryczności. Udało mu się udowodnić, że jest to elektryczność tarciowa. Po zakończeniu tej pracy w styczniu 1843 roku nastąpiła kolejna długa faza, w której prawie nie eksperymentował. Dopiero 23 maja 1844 roku Faraday rozpoczął ponownie próby przekształcania gazów w stan ciekły i stały, które trwały ponad rok. Kontynuował swoje eksperymenty z 1823 roku. Udało mu się przekształcić sześć gazów w ciecze, a siedem, w tym amoniak, podtlenek azotu i siarkowodór, w stan stały.

W tym czasie Faraday zdawał się mieć wątpliwości, czy może nadal wnosić istotny wkład jako przyrodnik. Zebrał serie 15-18 swoich badań nad elektrycznością wraz z około 30 innymi pracami w drugim tomie Experimental Researches in Electricity, który ukazał się pod koniec 1844 roku.

Studia nad elektrycznością (1845 – 1855)

W czerwcu 1845 roku Faraday uczestniczył w dorocznym spotkaniu British Association for the Advancement of Science w Cambridge. Poznał tam młodego Williama Thomsona, późniejszego Lorda Kelvina. Na początku sierpnia Faraday otrzymał list od Thomsona z zapytaniem o wpływ półprzezroczystego nieprzewodnika na światło spolaryzowane. Thomson powiedział Faradayowi, że przeprowadził takie eksperymenty w 1833 roku bez żadnych rezultatów i obiecał, że ponownie zajmie się tą kwestią. Używając świecącej lampy Arganda, powtórzył swoje eksperymenty na przełomie sierpnia i września z różnymi materiałami, ale nie uzyskał żadnego efektu. Efekt, którego szukał Faraday, elektrooptyczny efekt Kerra, został udowodniony dopiero trzydzieści lat później przez Johna Kerra.

13 września 1845 roku Faraday przesłał spolaryzowane światło przez wcześniej używane materiały, które poddał działaniu silnego magnesu. Pierwsze eksperymenty z powietrzem i szkłem krzemiennym nie dały żadnych rezultatów. Kiedy użył szkła z boranem ołowiu, wykonanego w ramach eksperymentów ze szkłem w latach dwudziestych XIX wieku, stwierdził słaby, ale wykrywalny obrót płaszczyzny polaryzacji, gdy ustawił wiązkę światła równolegle do linii pola magnetycznego, gdy przez nie przechodziła. Kontynuował swoje eksperymenty, najpierw znajdując ten efekt w innej ze swoich starych próbek szkła, a następnie demonstrując go w innych materiałach, w tym w szkle krzemiennym, szkle koronowym, olejku terpentynowym, krysztale halitu, wodzie i etanolu. Faraday dostarczył dowodów, że światło i magnetyzm to dwa powiązane ze sobą zjawiska fizyczne. Swoje odkrycia opublikował pod tytułem On the Magnetisation of Light and the Exposure of Magnetic Force Lines. Efekt magnetooptyczny odkryty przez Faradaya jest dziś znany jako efekt Faradaya.

Faraday natychmiast zadał sobie pytanie, czy istnieje również efekt odwrotny i czy światło może coś naelektryzować lub namagnesować. Jednak eksperyment, w którym wystawił zwój drutu na działanie światła słonecznego, zakończył się niepowodzeniem.

Podczas piątkowego wieczornego wykładu na początku kwietnia 1846 roku Faraday wyraził pewne spekulacje na temat „promieniowania oscylacyjnego”, które dwa tygodnie później przedstawił na piśmie w liście do Philosophical Magazine. Przedstawił w nim możliwość, że światło może być wytwarzane przez poprzeczne oscylacje linii sił. Spekulacje Faradaya stały się dla Jamesa Clerka Maxwella bodźcem do opracowania elektromagnetycznej teorii światła, którą sformułował 18 lat później.

Eksperymenty ze światłem spolaryzowanym pokazały Faradayowi, że na substancję niemagnetyczną można oddziaływać magnetyzmem. Do dalszych eksperymentów wypożyczył z Królewskiej Akademii Wojskowej w Woolwich potężny elektromagnes. Do dwóch jedwabnych nici przymocował próbkę szklaną z boranu ołowiu i zawiesił ją między zaostrzonymi nabiegunnikami elektromagnesu. Kiedy zamknął obwód elektryczny, zaobserwował, że szklana próbka oddaliła się od nabiegunników i ustawiła się prostopadle do wyimaginowanej linii łączącej nabiegunniki. Zachowywała się więc inaczej niż materiały magnetyczne, które ustawiały się wzdłuż linii łączącej. Faraday szybko znalazł wiele materiałów, które zachowywały się jak jego szklana próbka, w tym drewno, oliwę z oliwek, jabłko, wołowinę i krew. Najwyraźniejsze efekty osiągnął, stosując sztabkę bizmutu. Przez analogię do terminu „dielektryk” Faraday opisał te substancje jako „dimagnetyki” w swoim dzienniku laboratoryjnym 18 września 1845 roku. Po raz kolejny Whewell pomógł Faradayowi w ukształtowaniu tego terminu. Whewell poprawił przedrostek użyty przez Faradaya w dia na „przez”, ponieważ efekt zachodził przez ciała („diamagnetyczny”), i zasugerował, że wszystkie substancje, które nie zachowywały się w ten sposób, powinny być nazywane „paramagnetycznymi”. W swoim dzienniku laboratoryjnym Faraday 7 listopada po raz pierwszy użył w tym kontekście terminu „pole magnetyczne”. Odkrycie diamagnetyzmu przez Faradaya doprowadziło do powstania magnetochemii, która zajmuje się magnetycznymi właściwościami materiałów.

Po odkryciu wpływu pola magnetycznego na spolaryzowane światło Faraday coraz bardziej wierzył, że linie sił mogą mieć rzeczywiste znaczenie fizyczne. Niezwykłe zachowanie ciał diamagnetycznych było trudne do wyjaśnienia za pomocą konwencjonalnych biegunów magnetycznych i doprowadziło do sporu między Faradayem a Wilhelmem Eduardem Weberem, który uważał, że może udowodnić, że magnetyzm, podobnie jak elektryczność, ma naturę polarną. W 1848 roku Faraday rozpoczął nowe eksperymenty, aby zbadać zachowanie ciał diamagnetycznych pod wpływem magnesu. Odkrył, że kryształy orientują się wzdłuż pewnych preferowanych osi (anizotropia magnetyczna). Zachowania tego nie można było zinterpretować za pomocą dotychczas stosowanych pojęć przyciągania lub odpychania. W swoim raporcie z badań Faraday po raz pierwszy mówił o polu magnetycznym, które istnieje między dwoma biegunami magnetycznymi i którego działanie zależy od położenia.

W 1852 roku Faraday podsumował swoje poglądy na temat linii sił i pól w artykule On the physical character of the lines of magnetic force. Odrzucił w nim ideę sił grawitacyjnych działających na odległość i opowiedział się za koncepcją pola grawitacyjnego związanego z masą ciała.

Zainteresowanie Faradaya grawitacją sięgało połowy lat 30. XIX wieku. Pod koniec 1836 roku przeczytał pracę Włocha Ottaviano Fabrizio Mossottiego, w której przypisał on grawitację siłom elektrycznym. Faraday początkowo był entuzjastycznie nastawiony do tej pracy, kazał ją przetłumaczyć na angielski i mówił o niej w piątkowym wieczornym wykładzie. Później jednak odrzucił wyjaśnienie Mossottiego, ponieważ doszedł do wniosku, że różnice w działaniu grawitacji w porównaniu z innymi siłami są zbyt duże. Przez następne kilka lat Faraday często spekulował na temat sposobów, w jakie grawitacja może być powiązana z innymi siłami. W marcu 1849 roku zaczął rozważać, jak można by eksperymentalnie wykazać związek między grawitacją a elektrycznością. Wyobraził sobie grawitację jako siłę o dwóch uzupełniających się składowych, gdzie ciało jest dodatnie, gdy porusza się w kierunku ziemi, a ujemne, gdy się od niej oddala. Teoretyzował, że te dwa ruchy są związane z przeciwnymi stanami elektrycznymi. Do swoich eksperymentów Faraday skonstruował zwój drutu, który połączył z galwanometrem i zrzucił z dużej wysokości. Nie mógł jednak udowodnić żadnego efektu w żadnym pomiarze. Mimo negatywnego wyniku eksperymentów opisał swoje wysiłki w wykładzie Bakera z 28 listopada 1850 roku.

W lutym 1859 roku Faraday ponownie rozpoczął serię eksperymentów, którymi miał nadzieję udowodnić związek między grawitacją a elektrycznością. Ze względu na spodziewany niewielki efekt, użył mas ołowianych o wadze kilkuset kilogramów, które zrzucił z 50-metrowej wieży złomu w Lambeth. Dzięki innym eksperymentom miał nadzieję, że uda mu się udowodnić zmianę temperatury podczas podnoszenia i opuszczania masy. 9 lipca 1859 roku Faraday porzucił eksperymenty bez powodzenia. Napisał esej Note on the Possible Relation of Gravity with Electricity or Heat, który ukończył 16 kwietnia 1860 roku i który miał się ukazać jak zwykle w Philosophical Transactions. George Gabriel Stokes, który uznał, że praca nie jest godna publikacji, ponieważ ma do pokazania tylko negatywne wyniki, zalecił Faradayowi wycofanie artykułu, co ten uczynił natychmiast po otrzymaniu listu Stokesa.

Popularyzacja nauk przyrodniczych i techniki

Wkrótce po mianowaniu na stanowisko dyrektora laboratorium Royal Institution na początku 1825 roku Faraday otworzył laboratoria Instytutu na spotkania jego członków. W trzy do czterech piątkowych wieczorów chciał prowadzić wykłady z chemii, którym towarzyszyły eksperymenty, dla zainteresowanych członków. Z tych nieformalnych spotkań zrodziła się koncepcja regularnych piątkowych wieczornych wykładów, na których tematy z nauk przyrodniczych i technicznych miały być przedstawiane w sposób zrozumiały dla laików. Na pierwszym piątkowym wieczornym wykładzie 3 lutego 1826 roku Faraday mówił o gumie. Z 17 wykładów w pierwszym roku wygłosił sześć na takie tematy, jak skraplacz gazowy Isambarda Kingdoma Brunela, litografia i tunel pod Tamizą. Zdaniem Faradaya wykłady powinny być zabawne, rozrywkowe, edukacyjne i przede wszystkim stymulujące. Jego wykłady stały się bardzo popularne dzięki ich prostemu stylowi i zawsze cieszyły się dużą frekwencją. Do 1862 roku Faraday wygłosił w sumie 126 takich jednogodzinnych wykładów. Jako sekretarz komitetu Weekly Evening Meetings, Faraday zadbał o to, by wykłady były publikowane w Literary Gazette i Philosophical Magazine, dzięki czemu stały się dostępne dla jeszcze szerszej publiczności.

Oprócz piątkowych wieczornych wykładów, na przełomie 1825 r.

W służbie publicznej

Oprócz działalności badawczej i wykładowej Faraday działał na wiele sposobów na rzecz państwa brytyjskiego. Latem 1829 roku Percy Drummond († 1843), gubernator porucznik Królewskiej Akademii Wojskowej w Woolwich, zwrócił się do Faradaya z pytaniem, czy byłby skłonny zastąpić geologa Johna MacCullocha (1773-1835) na stanowisku profesora chemii w Akademii. Po długich negocjacjach, dotyczących głównie jego obowiązków i wynagrodzenia, Faraday zgodził się. Do 1852 roku prowadził w Woolwich 25 wykładów rocznie.

Od 4 lutego 1836 r. Faraday pracował jako doradca naukowy Trinity House, urzędu morskiego, który m.in. zarządzał angielskimi latarniami morskimi. Był odpowiedzialny za analizę chemiczną materiałów używanych do obsługi latarni i badał nowe systemy oświetleniowe, które zostały zaproponowane Trinity House do użytku. Faraday dbał o modernizację angielskich latarni morskich. Zainspirowały go francuskie latarnie morskie, w których zastosowano soczewki Fresnela w celu poprawy natężenia światła. Towarzyszył też pierwszym próbom ich elektryfikacji. W Blackwall nad Tamizą znajdowały się dwie latarnie zbudowane specjalnie dla jego badań.

Na zlecenie rządu Faraday brał udział w badaniu dwóch delikatnych wypadków. 13 kwietnia 1843 r. eksplozja zniszczyła fabrykę prochu prowadzoną przez Ordnance Office w Waltham Abbey (Essex), w związku z czym Faradayowi powierzono analizę przyczyn. W swoim raporcie dla Jamesa Pattisona Cockburna (1779?-1847), dyrektora laboratorium akademii wojskowej w Woolwich, wymienił kilka możliwych przyczyn i udzielił rad, jak można uniknąć tych problemów w przyszłości. Wraz z Charlesem Lyellem i Samuelem Stutchbury (1798-1859) otrzymał w październiku 1844 r. zlecenie od Home Office na zbadanie wybuchu w kopalni Haswell w Durham, który 28 września zabił 95 osób. Lyell i Faraday uznali, że pył węglowy odegrał znaczącą rolę w wybuchu i zalecili wprowadzenie lepszego systemu wentylacji.

Znaczna część pracy doradczej Faradaya dotyczyła konserwacji obiektów i budynków. Od 1853 roku doradzał Komitetowi Selekcyjnemu Galerii Narodowej w sprawie konserwacji obrazów. Badał na przykład wpływ oświetlenia gazowego na obrazy. Na początku 1856 roku Faraday został powołany do Królewskiej Komisji, która rozważała przyszłość terenu National Gallery. Na zlecenie Thomasa Levertona Donaldsona (1795-1885) zbadał dla British Museum, czy marmury z Elgin były pierwotnie malowane. W 1859 r. doradzał Metropolitan Board of Works w sprawie wyboru środka do uzdatniania wapieni w niedawno odbudowanym Houses of Parliament, które ulegały rozkładowi pod wpływem siarkowego londyńskiego powietrza.

Praca religijna

Faraday był człowiekiem głęboko religijnym. Jego ojciec należał do małej chrześcijańskiej sekty Sandemanian, która oderwała się od Kościoła Szkocji pod koniec lat dwudziestych XVII wieku. Opierali oni swoją wiarę i jej praktykę na dosłownej interpretacji Biblii. W tym czasie w Wielkim Londynie było około stu Sandemanian, a w całej Wielkiej Brytanii około tysiąca. Już jako dziecko Faraday towarzyszył ojcu na niedzielne kazania. Wkrótce po ślubie z Sarah Barnard, która również należała do Sandemanians i której ojciec służył w kongregacji jako starszy, 15 lipca 1821 roku złożył przysięgę i został członkiem.

Na znak wysokiego szacunku londyńska kongregacja wybrała Faradaya diakonem 1 lipca 1832 roku, a jednym z trzech starszych 15 października 1840 roku. Przez następne trzy i pół roku jednym z jego obowiązków było głoszenie kazania co drugą niedzielę, do którego przygotowywał się równie starannie jak do swoich wykładów. 31 marca 1844 roku Faraday został wykluczony ze zgromadzenia do 5 maja. Przyczyny tego nie są do końca jasne, ale nie należy ich szukać w żadnym osobistym przewinieniu Faradaya, lecz można je prześledzić na podstawie kontrowersji wewnątrz Sandemanians, gdyż liczni członkowie oprócz Faradaya zostali w tym czasie również wydaleni. Nie został ponownie wybrany na stanowisko starszego aż do 21 października 1860 roku. Do roku 1864 Faraday był ponownie regularnie odpowiedzialny za głoszenie kazań i utrzymywał kontakt z innymi kongregacjami sandemanowskimi, takimi jak te w Chesterfield, Glasgow i Dundee. Jego kazania składały się z serii cytatów ze Starego i Nowego Testamentu, które komentował. Jego poglądy religijne były dla niego sprawą bardzo prywatną i rzadko wyrażał je swoim kolegom po piórze lub publicznie.

Ostatnie lata

Trzeci i ostatni tom Experimental Researches in Electricity, który Faraday opracował na początku 1855 roku, zawierał wszystkie jego prace opublikowane w Philosophical Transactions od 1846 roku. Ponadto zamieścił dwa artykuły opublikowane w Philosophical Magazine, które były kontynuacją 29. części Experimental Researches in Electricity i kontynuowały charakterystyczną dla niego numerację sekcji. Kilka krótszych artykułów uzupełniło tom. W sumie Faraday opublikował 450 artykułów naukowych.

Dzięki pośrednictwu księcia Alberta, państwo Faradays wprowadzili się we wrześniu 1858 roku do domu w Hampton Court Green, który należał do królowej Wiktorii i znajdował się w bezpośrednim sąsiedztwie pałacu Hampton Court. W październiku 1861 roku siedemdziesięcioletni Faraday poprosił kierowników Royal Institution o zwolnienie go ze służby w Instytucie. Ci jednak odrzucili jego prośbę i zwolnili go jedynie z odpowiedzialności za wykłady świąteczne.

25 listopada 1861 r. Faraday rozpoczął ostatnią serię eksperymentów, w których badał wpływ pola magnetycznego na widmo światła płomienia za pomocą spektroskopu skonstruowanego przez Carla Augusta von Steinheila. Ostatni wpis w dzienniku laboratoryjnym dokonał 12 marca 1862 r. Eksperymenty nie powiodły się z powodu niewystarczająco czułego układu pomiarowego; efekt Zeemana został odkryty dopiero w 1896 r.

20 czerwca 1862 roku Faraday wygłosił swój ostatni piątkowy wieczorny wykład, On Gas Furnaces, przed ponad 800-osobową publicznością, kończąc tym samym prawie cztery dekady wykładów dla Royal Institution. Wiosną 1865 roku, na mocy jednogłośnej decyzji kierowników Royal Institution, został zwolniony ze wszystkich swoich obowiązków. Jeszcze do maja 1865 roku pozostawał do dyspozycji Urzędu Żeglugi z jego radami.

Faraday zmarł w swoim domu w Hampton Court 25 sierpnia 1867 roku i został pochowany na cmentarzu Highgate pięć dni później.

Kształtowanie się elektrodynamiki

Koncepcje Faradaya i jego pogląd na jednolitość natury, który nie wymagał ani jednego wzoru matematycznego, wywarły głębokie wrażenie na młodym Jamesie Clerku Maxwellu. Maxwell postawił sobie za zadanie przełożenie wyników eksperymentów Faradaya i ich opisu za pomocą linii sił i pól na reprezentację matematyczną. Pierwsza ważna praca Maxwella na temat elektryczności, On Faraday’s Lines of Force, została opublikowana w 1856 r. Opierając się na analogii z hydrodynamiką, Maxwell stworzył pierwszą teorię elektromagnetyzmu, wprowadzając wektorowe wielkości: natężenie pola elektrycznego, natężenie pola magnetycznego, gęstość prądu elektrycznego i gęstość strumienia magnetycznego oraz odnosząc je do siebie za pomocą potencjału wektorowego. Pięć lat później, w On Physical Lines of Force, Maxwell rozważał również ośrodek, w którym działały siły elektromagnetyczne. Wymodelował ośrodek za pomocą właściwości sprężystych. Pokazał, że czasowa zmiana pola elektrycznego prowadzi do powstania dodatkowego prądu przesunięcia. Pokazał również, że światło jest poprzecznym ruchem falowym ośrodka, potwierdzając spekulacje Faradaya na temat natury światła. Dalsze rozwijanie teorii przez Maxwella doprowadziło w końcu do sformułowania w 1864 roku równań Maxwella, które stanowią podstawę elektrodynamiki i mogą być wykorzystane do wyjaśnienia wszystkich odkryć elektromagnetycznych stwierdzonych przez Faradaya. Jedno z czterech równań Maxwella jest matematycznym opisem indukcji elektromagnetycznej odkrytej przez Faradaya.

Postrzeganie przez społeczeństwo

Pod koniec XIX wieku Faraday był postrzegany jako wynalazca silnika elektrycznego, transformatora i generatora, a także odkrywca benzenu, efektu magnetooptycznego, diamagnetyzmu i twórca teorii pola elektromagnetycznego. W 1868 roku ukazała się biografia Johna Tyndalla „Faraday as a Discoverer”. Tyndall, który zastąpił Brande’a w Royal Institution, opisał głównie odkrycia naukowe Faradaya. Hermann Helmholtz, który przetłumaczył biografię Tyndalla na język niemiecki, uzupełnił ją o liczne noty biograficzne. Niedługo potem Henry Bence Jones, sekretarz Royal Institution i lekarz Faradaya, opublikował typową wiktoriańską biografię typu „life-and-letters”, do której wykorzystał listy Faradaya, jego dzienniki laboratoryjne i inne niepublikowane rękopisy, a także posłużył się fragmentami biografii Tyndalla. Dwutomowa biografia Bence’a Jonesa jest do dziś ważnym źródłem, gdyż niektórych cytowanych w niej listów i dzienników nie można już odnaleźć. Te i inne relacje o Faradayu doprowadziły do powstania obrazu badacza, który samotnie i w zaciszu swojego laboratorium w Royal Institution docierał do sedna tajemnic przyrody.

Instrumentalizacja

Po zakończeniu I wojny światowej, w latach dwudziestych XX wieku, istniejący przemysł gazowy i powstający przemysł elektryczny, którego celem była kompleksowa elektryfikacja Wielkiej Brytanii i który w ten sposób stanowił bezpośrednią konkurencję dla przemysłu gazowego, próbowały wykorzystać sławę Faradaya do swoich celów. Z okazji setnej rocznicy odkrycia benzenu powstał komitet złożony z członków Royal Institution, Chemical Society, Society of Chemical Industry i Association of British Chemical Manufacturers pod przewodnictwem chemika Henry’ego Edwarda Armstronga. Podczas uroczystości w czerwcu 1925 roku podkreślono znaczenie Faradaya dla nowoczesnego przemysłu chemicznego i uczczono go jako „ojca przemysłu chemicznego”.

Z inicjatywy Waltera Adolpha Vignolesa (1874-1953), dyrektora Electrical Development Association, i przy wsparciu Williama Henry’ego Bragga, dyrektora Davy-Faraday Research Laboratory w Royal Institution, w lutym 1928 roku powołano dziewięcioosobowy komitet, który miał zorganizować obchody setnej rocznicy odkrycia indukcji elektromagnetycznej w 1931 roku. Od 23 września do 3 października 1931 roku w Royal Albert Hall odbyła się wystawa ku czci Faradaya i jego odkrycia. Centralnym punktem wystawy była kopia rzeźby stworzonej przez Johna Henry’ego Foleya (1818-1874) i Thomasa Brocka (1847-1922), która znajdowała się w Royal Institution od 1876 roku i która przedstawiała Faradaya w stroju akademickim z jego pierścieniem indukcyjnym. W bezpośrednim sąsiedztwie rzeźby znajdowały się proste przedmioty, z którymi Faraday przeprowadzał swoje pierwsze eksperymenty: drut, magnes i kropla rtęci. Rzeźba stanowiła punkt centralny dla ustawionych wokół niej w kręgu stanowisk wystawienniczych. Na stanowiskach najbliżej rzeźby prezentowana była aparatura, której Faraday używał do poszczególnych eksperymentów oraz związane z nią zapisy. Zewnętrzne stanowiska demonstrowały nowoczesne technologie przemysłu elektrycznego, które były ich wynikiem. Towarzysząca wystawie 12-stronicowa broszura, której rozdano około 100 000 egzemplarzy, nosiła tytuł Faraday: The Story of an Errand-Boy. Who Changed the World (Faraday: Opowieść o chłopcu na posyłki, który zmienił świat). Wystawna wystawa z 1931 roku i związane z nią uroczystości były z jednej strony zasługą wysiłków przemysłu elektrycznego, by przekształcić energię elektryczną w produkty rynkowe. Z drugiej strony wspierały również wysiłki przyrodników, aby pokazać, jak badania podstawowe mogą przyczynić się do rozwoju nowych technologii.

Nagrody i uznanie

Biograf Faradaya Henry Bence Jones wymienia łącznie 95 tytułów honorowych i nagród. Faraday został po raz pierwszy uhonorowany przez uczone towarzystwo w 1823 roku przez Cambridge Philosophical Society, które przyjęło go na członka honorowego. W 1832 roku został wybrany do American Academy of Arts and Sciences, w 1835 roku do Akademii Nauk w Getyndze i Royal Society of Edinburgh, a w 1840 roku do American Philosophical Society. Za namową Jean-Baptiste André Dumasa, Faraday został wybrany do Académie des sciences w 1844 roku jako jeden z ośmiu zagranicznych członków. W 1847 roku został przyjęty jako członek zagraniczny Bawarskiej Akademii Nauk. W 1857 r. został wybrany na członka Leopoldiny. W 1864 r. został po raz ostatni uhonorowany przez Società Reale di Napoli, które wpisało go na listę członków zagranicznych stowarzyszonych. Również w 1864 r. został wybrany do Narodowej Akademii Nauk.

Royal Society przyznało mu Copley Medal (1832 i 1838), Royal Medal (1835 i 1846) oraz Rumford Medal (1846). Faraday dwukrotnie odrzucił propozycję zostania prezesem Royal Society (1848 i 1858). W 1842 roku Faraday otrzymał pruski Order Zasługi Pour le Mérite.

Końcówka kablowa zbudowana specjalnie do układania kabli podmorskich, Faraday, została nazwana imieniem Faradaya w 1874 roku przez jej konstruktora Carla Wilhelma Siemensa. Międzynarodowy Kongres Elektryków, który odbył się w Paryżu 22 września 1881 roku, postanowił nazwać na jego cześć jednostkę pojemności elektrycznej Farad. Podobnie, księżycowy krater Faraday i asteroida Faraday zostały nazwane jego imieniem. William Whewell uhonorował Faradaya i Davy’ego nadając nazwę jednemu ze swoich „Epochs of Chemistry”.

5 czerwca 1991 roku Bank Anglii wyemitował nowy banknot 20 funtów szterlingów z podobizną Faradaya, który był ważnym środkiem płatniczym do 28 lutego 2001 roku.

Kilka nagród nosi jego imię, w tym Faraday Medal (IOP), Faraday Medal (IEE) i Michael Faraday Prize of the Royal Society.

Jego imieniem nazwano rodzaj rośliny Faradaya F.Muell. z rodziny Lamiaceae.

Majątek i korespondencja

Pisemna spuścizna Faradaya jest prawdopodobnie najobszerniejszą spuścizną pozostawioną przez przyrodnika w historii nauki. Obejmuje ona jego dzienniki laboratoryjne, dzienniki, dzienniczki, notatki, rękopisy, listy, książki i inne. W posiadłości znajdują się zapisy około 30 000 eksperymentów wykonanych przez Faradaya.

Na początku 1855 roku Faraday wydał pierwsze instrukcje dotyczące rozliczenia swojego majątku. Pozostawił swoje dzienniki laboratoryjne, niektóre offprinty i inne osobiste przedmioty dla Royal Institution. Po śmierci Faradaya, Royal Institution otrzymało dalsze materiały od jego żony Sarah. Pozostawiła ona w Trinity House teczki zawierające jego dokumenty dla Instytucji. Znajdują się one obecnie w Guildhall Library. Podarowała kilka przedmiotów przyjaciołom i krewnym ku pamięci Faradaya. Niektóre z nich weszły w posiadanie Instytucji Inżynierów Elektryków pod koniec 1915 roku. Rękopisy artykułów Faradaya dla Philosophical Transactions stały się własnością Royal Society po tym, jak złożył je do publikacji. Połowa z nich została zachowana. Z korespondencji Faradaya zachowało się około 4800 listów, które są przechowywane w 230 archiwach na całym świecie.

Pierwsze wydania w języku angielskim

Aktualne wydania niemieckie

Po wydaniu z lat 1889-1891 przetłumaczonym z angielskiego przez Salomona Kalischera, ze wstępem Friedricha Steinlego:

Biografie

Klasyczny

Nowoczesne

O recepcji jego twórczości (wybór)

Źródła

1. Michael Faraday
2. Michael Faraday
3. Frank A. J. L. James (Hrsg.): The Correspondence of Michael Faraday. Band 1, S. XXVII.
4. Michael J. A. Howe: Genius Explained. S. 92–94.
5. James Hamilton: A Life of Discovery: Michael Faraday, Giant of the Scientific Revolution. S. 10 und S. 401–404.
6. Русские биографии Фарадея, начиная с Абрамова, ошибочно утверждают, что жена умерла раньше Фарадея. Биография Тиндалла, другие английские биографии и фотография памятника на общей могиле супругов однозначно показывают, что это не так.
7. Консультантом Фарадея по созданию новых терминов выступал кембриджский философ, блестящий знаток классических языков Уильям Уэвелл.
8. Simmons, John G. The Scientific 100: A Ranking of the Most Influential Scientists, Past and Present
9. Rao, CNR(2000). Compreendendo a química. Universities Press. ISBN81-7371-250-6. p. 281
10. ^ a b Rao, C.N.R. (2000). Understanding Chemistry. Universities Press. ISBN 81-7371-250-6. p. 281.
11. ^ a b Chisholm, Hugh, ed. (1911). „Faraday, Michael” . Encyclopædia Britannica. Vol. 10 (11th ed.). Cambridge University Press. pp. 173–175.. the 1911 Encyclopædia Britannica.
12. ^ a b c „The Faraday cage: from Victorian experiment to Snowden-era paranoia”. The Guardian. 22 May 2017.