Heinrich Hertz

Heinrich Rudolf Hertz

Nacido

el 22 de febrero de 1857
Hamburgo, Alemania

Muerto

el 1 de enero de 1894

Bonn, Alemania

Residencia

Alemania

Nacionalidad

Alemán

Campo

Físico e Ingeniero electrónico

Instituciones

Universidad de Kiel
Universidad de Karlsruhe
Universidad de Bonn

Alma mater

Universidad de Múnich
Universidad de Berlín

Asesor académico

Hermann von Helmholtz

Conocido por

Radiación electromagnética

Heinrich Rudolf Hertz (22 de febrero, 1857 – 1 de enero de 1894) fue un físico alemán que fue el primero en demostrar satisfactoriamente la existencia de ondas de radiación electromagnética mediante la construcción de un aparato para producirlas y detectarlas. Su descubrimiento fue un paso clave en el camino hacia el uso de ondas de radio en las comunicaciones y la radiodifusión y el uso de todas las muchas octavas invisibles del espectro electromagnético al servicio de la humanidad.

Como pionero que abrió la ventana al mundo invisible pero muy real del electromagnetismo, Hertz no tenía base para imaginar la multitud de usos a los que se podían dar estas ondas electromagnéticas. Esa tarea recaería en otros que se beneficiaran de su descubrimiento.

Biografía

Primeros años

Heinrich Rudolf Hertz nació en Hamburgo, Alemania, el 22 de febrero de 1857, el mayor de los cinco hijos de Gustav Ferdinand Hertz y Anna Elisabeth Pfefferkorn. El abuelo paterno de Hertz se convirtió del judaísmo al luteranismo y se casó con una familia luterana. Su padre era un abogado que pertenecía al senado de Hamburgo, su madre era la hija de un médico. Tanto el padre como la madre de Hertz eran luteranos.

En su juventud, Hertz mostró una aptitud avanzada para las matemáticas, y tomó clases de geometría extra los domingos. La mayoría de las veces ocupaba el primer lugar en su clase. También tenía una fuerte afinidad por los idiomas, aprendiendo rápidamente Latín, Griego, Árabe y Sánscrito. Al mismo tiempo, mostró una facilidad para lo práctico en dibujo, escultura y artesanía. Para combinar estos intereses, al principio siguió una carrera en ingeniería de la construcción.

Formación universitaria

En 1875, Hertz pasó un año en un departamento de construcción en Frankfort. A continuación, asistió a la politécnica de Dresde, y fue particularmente aficionado a las conferencias de matemáticas que se dan allí, pero también tomó un gran interés en la historia y la filosofía. Después de solo un semestre en Dresde, se unió al ejército y pasó un año en servicio activo. En 1877, se matriculó en el politécnico de Múnich, cambiando su especialidad a física. Durante este tiempo, animado por sus maestros, estudió las obras originales de físicos famosos como Isaac Newton, Gottfried Leibniz, Joseph Lagrange y Pierre-Simon Laplace.

Hertz no estaba satisfecho con el nivel de educación física en Múnich, por lo que se mudó a Berlín. Allí, estudió en el laboratorio de Hermann von Helmholtz y ganó un premio por la investigación de la inercia en corrientes eléctricas. Hertz fue capaz de demostrar que la inercia de una corriente era pequeña o inexistente; este resultado encajaba con la investigación teórica que Helmholtz estaba haciendo sobre la teoría electromagnética. Durante este período, asistió a conferencias de Gustav Kirchhoff sobre mecánica. Aunque se haría famoso por sus investigaciones eléctricas, los trabajos de Hertz en mecánica también fueron sustanciales.

En 1879, consideró, pero rechazó, una propuesta de Helmholtz para determinar la existencia de una corriente eléctrica en un dieléctrico, el material aislante entre dos conductores utilizado para almacenar carga eléctrica. James Clerk Maxwell había predicho la existencia de tales corrientes. Pero Hertz convenció a Helmholtz de que el estudio tardaría más de lo que valía la pena.

Hertz obtuvo su doctorado en 1880, y continuó trabajando en el laboratorio de Helmholtz hasta 1883. Como asistente de Helmholtz en Berlín, Hertz presentó memorias sobre la evaporación de líquidos, un nuevo tipo de higrómetro y un medio gráfico para determinar las propiedades del aire húmedo.

También publicó artículos sobre lo que se conocería como el campo de la mecánica de contacto. Hertz analizó las deformaciones mecánicas de dos esferas elásticas colisionantes, y a partir de esto llegó a una nueva definición de dureza que esperaba que fuera de alguna utilidad para los mineralogistas.

En 1883, Hertz aceptó un puesto como profesor de física teórica en la Universidad de Kiel. En 1885, se convirtió en profesor titular en la Universidad de Karlsruhe, donde descubrió las ondas electromagnéticas. El 31 de julio del mismo año se casó con Elizabeth Doll, la hija de Max Doll, un profesor de geometría.

Efecto fotoeléctrico

En 1886, Hertz comenzó una serie de experimentos para aclarar algunas de las predicciones teóricas de la teoría electromagnética de Maxwell. En este momento, descubrió la utilidad de una brecha de chispa, y se dio cuenta de que sus efectos regulares le permitirían investigar las preguntas que quedaban sin respuesta cuando rechazó la idea de investigación de Helmholtz. Mientras realizaba estos experimentos, notó lo que al principio era un efecto secundario no deseado: Que un espacio de chispa se descargaba más fácilmente cuando se activaba otro espacio de chispa. Hertz rastreó este efecto a la presencia de ondas de luz ultravioleta generadas desde la segunda brecha de chispa, que, cuando alcanzaron la primera, promovieron el flujo de corriente, facilitando así la descarga. Después de resolver este problema, Hertz volvió al propósito original de su investigación. Este fenómeno más tarde se llamó el efecto fotoeléctrico, y se convirtió en el tema de un famoso artículo de Albert Einstein que le valió un Premio Nobel.

Ondas electromagnéticas

Hertz quería mostrar que la velocidad de las ondas electromagnéticas era finita en el aire y en el vacío, concluyendo así que el aire y los aisladores dieléctricos actúan de la misma manera. Al principio se dio cuenta de que obtuvo una reacción mucho mayor en su segundo espacio de chispa que la que permitirían las leyes normales de propagación de la fuerza, que generalmente predicen una acción disminuida con la distancia. A partir de esto, se dio cuenta de que estaba produciendo ondas electromagnéticas, que retenían su poder de acción a distancias más largas. No solo fue capaz de producir y detectar estas ondas, sino que también determinó sus propiedades, como la reflexión y la refracción. Sus resultados, que publicó en 1887, fueron rápidamente aceptados por la comunidad científica. Cuando fueron publicitados por otros, como los físicos Oliver Lodge y George Fitzgerald, que trabajaban en el mismo campo, sus resultados pronto lanzaron un esfuerzo total para usar los fenómenos con fines de comunicación, lo que resultó en la invención de la radio a finales de la siguiente década. Uno de los estudiantes de Hertz, Philipp Lenard, continuó las investigaciones eléctricas de Hertz sobre los rayos catódicos.

Después de su trabajo sobre ondas electromagnéticas, Hertz recurrió a uno de sus campos de interés originales, la mecánica. Escribió una obra importante, Los Principios de la Mecánica Presentada en una Nueva Forma, que intentó eliminar la ambigüedad y la confusión en las diversas presentaciones hasta ese momento.

En 1892, se diagnosticó una infección (después de un ataque de migrañas graves) y Hertz se sometió a algunas operaciones para corregir la enfermedad. Murió de envenenamiento sanguíneo a la edad de 36 años en Bonn, Alemania.

Su sobrino Gustav Ludwig Hertz fue ganador del Premio Nobel, y el hijo de Gustav Carl Hellmuth Hertz inventó la ecografía médica.

Descubrimientos

En 1887, Hertz hizo observaciones del efecto fotoeléctrico y de la producción y recepción de ondas electromagnéticas, que publicó en la revista Annalen der Physik. Su receptor era una bobina con una diferencia de voltaje mantenida a través de una brecha de chispa, que emitiría una chispa en presencia de ondas electromagnéticas (que eran producidas por una bobina de chispa del transmisor). Colocó el aparato con la brecha de chispa receptora en una caja oscura para ver mejor la chispa y observó en su lugar que la longitud máxima de la chispa era menor cuando estaba en la caja. Colocar un panel de vidrio entre la fuente de las ondas y la brecha de chispa receptora también causó un debilitamiento de la chispa.

Cuando se retira el panel de vidrio intermedio, la longitud de la chispa aumentaría; pero si en lugar de vidrio se coloca un panel de cuarzo en el camino de las ondas, Hertz no observó disminución en la longitud de la chispa. Sabiendo ya que una chispa va acompañada de la producción de luz ultravioleta, Hertz concluyó que esta radiación era responsable del aumento de la conductividad de la segunda brecha de chispa, y presentó una memoria sobre el tema. No investigó este efecto más a fondo, ya que no era el foco principal de su investigación, ni hizo ningún intento de explicar cómo se produjo el fenómeno observado. Sus experimentos, sin embargo, generaron una enorme cantidad de interés entre los científicos.

Ondas de radio

En 1887, Hertz experimentó con ondas de radio en su laboratorio. Hertz utilizó un espacio de chispa impulsado por bobina Ruhmkorff y un par de cables de un metro como radiador. Esferas metálicas estaban presentes en los extremos para ajustar las propiedades eléctricas del circuito. Su receptor no era mucho más que un cable curvo con una brecha de chispa.

A través de la experimentación, demostró que las ondas electromagnéticas pueden viajar a cierta distancia a través del aire. Esto había sido predicho por James Clerk Maxwell y Michael Faraday. Con la configuración de su aparato, los campos eléctricos y magnéticos se irradian lejos de los cables en forma de ondas. Hertz había colocado el oscilador a unos 12 metros de una placa reflectante de zinc para producir ondas estacionarias, similar a la forma en que se produce una nota musical mediante ondas sonoras que reverberan en un tubo de una longitud determinada. Cada ola tenía unos cuatro metros de largo. Usando el detector de anillos, registró cómo variaban la magnitud y la dirección de las ondas. Sin embargo, Hertz no pudo medir de manera concluyente la velocidad de las olas. Al principio pensó que la velocidad era infinita; otra serie de mediciones mostró una gran discrepancia entre la velocidad de las ondas en un cable y a través del aire. Investigadores posteriores resolvieron estas diferencias, y mostraron que las ondas se mueven a la velocidad de la luz.

Legacy

Al igual que muchos de los científicos de su tiempo, Hertz no entendía las amplias aplicaciones potenciales de su producción y detección de radiación electromagnética. Su propósito original era demostrar ciertos principios contenidos en la teoría de Maxwell. Si otros, como Lodge y Fitzgerald, no hubieran trabajado en el mismo campo, su trabajo y sus aplicaciones podrían no haber sido bien comprendidos.

De su descubrimiento, dijo:

No sirve de nada this este es solo un experimento que demuestra que el Maestro Maxwell tenía razón, solo tenemos estas misteriosas ondas electromagnéticas que no podemos ver a simple vista. Pero están ahí.

Preguntado sobre las ramificaciones de sus descubrimientos, Hertz respondió: «Nada, supongo.»Sus descubrimientos serían más tarde entendidos más plenamente por otros y serían parte de la nueva «era inalámbrica».»

Se necesitaron personas más prácticas como Nikola Tesla y Guglielmo Marconi para comprender la ventaja práctica de usar las ondas para enviar mensajes a largas distancias. Hertz no vivió lo suficiente para ver el florecimiento de la nueva tecnología basada en sus descubrimientos.

Honores

• El hertz (Hz) se estableció en honor a Hertz en 1930 como una unidad de medida de frecuencia, una medida del número de veces que ocurre un evento repetido por unidad de tiempo (también llamado «ciclos por segundo»).
• En 1969 (Alemania Oriental), se lanzó una medalla conmemorativa Heinrich Hertz.
• La Medalla IEEE Heinrich Hertz, establecida en 1987, es para logros sobresalientes en ondas hertzianas que se presentan anualmente a un individuo por logros teóricos.
• Un cráter que se encuentra en la cara oculta de la Luna, justo detrás del limbo oriental, lleva su nombre en su honor.

Notas

• Bodanis, David. 2005. Electric Universe: How Electricity Switched on the Modern World (en inglés). New York: Three Rivers Press. ISBN 0307335984
• Bryant, John H. 1988. Heinrich Hertz, the Beginning of Microwaves: Discovery of Electromagnetic Waves and Opening of the Electromagnetic Spectrum by Heinrich Hertz in the Years 1886-1892 (en inglés). Nueva York: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. ISBN 0879427108
• Buchwald, Jed Z. 1994. The Creation of Scientific Effects: Heinrich Hertz and Electric Waves (en inglés). Chicago: University of Chicago Press. ISBN 0226078876
• Dahl, P. F. 1997. Flash of the Cathode Rays: A History of J. J. Thomson’s Electron (en inglés). Bristol: Institute of Physics Pub. ISBN 0750304537
• Lützen, Jesper. 2005. Mechanistic Images In Geometric Form: Heinrich Hertz’s Principles of Mechanics (en inglés). Nueva York: Oxford University Press. 50-62. ISBN 0198567375
• Susskind, Charles. 1995. Heinrich Hertz: A Short Life (en inglés). San Francisco: San Francisco Press. ISBN 0911302743

Todos los enlaces recuperados el 13 de diciembre de 2017.

• John D. Jenkins, » The Discovery of Radio Waves-1888; Heinrich Rudolf Hertz (1847-1894).»sparkmuseum.com.
• «Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894).»Corrosion-doctors.org.
• Ondas eléctricas: siendo investigaciones sobre la propagación de la acción eléctrica con velocidad finita a través del espacio por Heinrich Rudolph Hertz. Colección de Monografías Históricas de la Biblioteca de la Universidad de Cornell. {Reimpreso por} Cornell University Library Digital Collections.