* Leiden 23.11.1837 – † Amsterdam 8.3.1923

Oorspronkelijk was hij voor onderwijzer opgeleid en was sinds 1866 leraar, later directeur van een HBS in 's-Gravenhage, studeerde intussen te Leiden en promoveerde aldaar op de dissertatie Over de continuïteit van den gas- en vloeistoftoestand (1873; Duitse vert. 1881, Eng. vert. 1890, Fr. vert. 1894). De dissertatie was de uitwerking van zijn overtuiging – in zijn tijd niet algemeen aanvaard – dat moleculen werkelijk bestaan, dat zij ruimte innemen en dat zij steeds elkaar aantrekken. Opmerkelijk is dat hij, in het hoofdstuk over de moleculaire afmetingen en krachten, de massa van een waterstofatoom op 10-24 gram berekent, dus dicht bij de tegenwoordig aanvaarde waarde. De krachten tussen de moleculen zijn maar op korte afstand werkzaam; deze van der  waals- of attractiekrachten zijn nog steeds onderwerp van wetenschappelijk onderzoek. In de dissertatie heeft hij ook de later naar hem genoemde wet (toestandsvergelijking) afgeleid.

Van 1877 tot 1907 was Van der Waals hoogleraar in de natuurkunde te Amsterdam. Tijdens zijn hoogleraarschap heeft hij zijn vergelijking uitgebreid voor mengsels en zich ook verder veel met de thermodynamica beziggehouden. In 1880 vond hij het principe van de overeenstemmende toestanden, dat later als leidraad diende bij de vloeibaarmaking van waterstof (Dewar, 1898) en helium (Heike Kamerlingh Onnes, 1908). Andere hoogtepunten uit het werk van Van der Waals zijn de theorie van de capillaire werking (1893) en de theorie van de binaire mengsels (1891), waarin hij de grondslag gelegd heeft voor een nieuwe tak van wetenschap. Volgens deze theorie zijn er o.a. situaties denkbaar, waarin een mengsel van twee gassen zich in twee ongemengde gassen opsplitst. Pas in 1941 was men voor het eerst in staat deze ontmenging experimenteel vast te stellen.

In 1910 werd hem de Nobelprijs voor natuurkunde toegekend ‘voor zijn werk betreffende de toestandsvergelijking voor gassen en vloeistoffen’.

WERK: Die thermodynamische Theorie der Kapillarität (1890); Die Continuität des gasförmigen und flüssigen Zustandes (2 dln., 1899–1900); Lehrbuch der Thermodynamik (2 dln., 1908–1912).

VAN DER WAALSKRACHT GEMETEN MET EEN ATOOMTRAMPOLINE  

Meer dan honderd jaargeleden realiseerde de Nederlandse fysicus Van der Waals zich al dat moleculen elkaar aantrekken. Zijn beroemde gas wet bevat dan ook een term die de kracht tussen moleculen in rekening brengt. Hoe deze Van der Waalskracht precies tot stand komt, werd pas vijftig jaar later duidelijk met de ontwikkeling van de kwantummechanica. Zowel theoretisch onder andere door onze landgenoot Casimir, als experimenteel wordt er tot op de dag van vandaag nog veel werk aan verricht.

Zo hebben Franse fysici onlangs een vernuftige techniek ontwikkeld om de VanderWaalskracht tussen een enkel atoom op een bepaalde afstand van een wand te meten (Physical Review Letters, 19augustus), iets waar tot nu toe nog niemand in geslaagd was. Daarbij werd gebruikgemaakt van een exotisch optisch effect: lichtstralen die zich in een blok glas bevinden, kunnen toch daarbuiten op atomen nog een afstotende kracht uitoefenen.

Onder: Van der Waals met Heike Kamerlingh Onnes bij een lage temperaturen opstelling in Leiden.

Een bundel cesiumatomen werd met geringe snelheid op een prisma afgestuurd. Binnenin werd, aan het grensvlak van glas en lucht, een laserbundel gereflecteerd. De atomen die het glas naderden, waren nu onderhevig aan twee krachten: een afstotende, die het gevolg is van de interactie met de fotonen in de lichtbundel, en een aantrekkende VanderWaalskracht.

Door de kleur van het gebruikte licht te veranderen kon de sterkte van de lichtkracht worden gevarieerd. Zolang deze groter was dan de VanderWaalskracht, lag er voor de atomen dus een soort trampoline waarop  ze terug kaatsten. Dat alles kon vlak boven het oppervlak, op een hoogte van ongeveer een centimeter, worden gevolgd. Daar werden de passerende atomen gedetecteerd, eerst wanneer ze weer omhoog kwamen, en daarna wanneer ze voor de tweede keer naar beneden vielen. Uitgaande van de tijd die verstreken was tussen deze twee passages en de beginsnelheid van de moleculen was het daarna eigenlijk alleen nog maar een kwestie van wat klassieke mechanica: iets wat iedere middelbare scholier in principe zou moeten kunnen, ware het niet dat de krachten in dit geval een wat ingewikkelder vorm hadden. Zoals misschien te verwachten was; bleken de experimentele resultaten in overeenstemming met de voorspellingen van de kwantummechanica, al was de meetfout nog vrij groot. Het is daarom eerst en vooral noodzakelijk om deze naar beneden te krijgen en de metingen te herhalen voor atomen met verschillende beginsnelheden. Zo kan de VanderWaalskracht als functie van de afstand worden gemeten. (ROB VAN DEN BERG)