Heinrich Hertz

Heinrich Rudolf Hertz

született

február 22, 1857
Hamburg, Németország

meghalt

január 1, 1894

Bonn, Németország

lakóhely

Németország

nemzetiség

német

mező

fizikus és elektronikai mérnök

intézmények

Kieli Egyetem
Karlsruhei Egyetem
Bonni Egyetem

Alma mater

müncheni egyetem
berlini egyetem

Tudományos Tanácsadó

Hermann von Helmholtz

ismert

elektromágneses sugárzás

Heinrich Rudolf Hertz (február 22, 1857 – január 1, 1894) volt egy német fizikus, aki volt az első, hogy kielégítően bizonyítani létezését elektromágneses sugárzási hullámok, olyan berendezés felépítésével, amely előállítja és érzékeli őket. Felfedezése kulcsfontosságú lépés volt a rádióhullámok kommunikációban és műsorszórásban való felhasználása felé vezető úton, valamint az elektromágneses spektrum Sok láthatatlan oktávjának felhasználása az emberiség szolgálatában.

mint úttörő, aki kinyitotta az ablakot az elektromágnesesség láthatatlan, de nagyon valós világára, Hertznek nem volt alapja elképzelni sem azt a sokféle felhasználást, amelyre ezeket az elektromágneses hullámokat fel lehet használni. Ez a feladat azokra hárulna, akik hasznot húznak a felfedezéséből.

életrajz

korai évek

Heinrich Rudolf Hertz született Hamburgban, Németországban, február 22-én, 1857, a legidősebb öt gyermeke Gustav Ferdinand Hertz és Anna Elisabeth Pfefferkorn. Hertz apai nagyapja áttért a Judaizmusról a Lutheránizmusra, és lutheránus családba ment férjhez. Apja ügyvéd volt, aki a Hamburgi szenátushoz tartozott, anyja orvos lánya volt. Mind Hertz apja, mind anyja evangélikus volt.

fiatal korában Hertz fejlett matematikai alkalmasságot mutatott, és vasárnaponként extra geometriai órákat vett. Ő gyakrabban, mint nem rangsorolt első osztályában. Erős rokonságot mutatott a nyelvek iránt is, gyorsan megtanulta a Latin, a görög, az arab és a szanszkrit nyelvet. Ugyanakkor megmutatta a rajz, a szobrászat és a kézművesség gyakorlati lehetőségeit. Ezen érdekek összekapcsolása érdekében először mérnöki karriert folytatott.

egyetemi képzés

1875-ben Hertz egy évet töltött egy építési osztályon Frankfortban. Ezután részt vett a polytechnic Drezdában, és különösen szerette a matematikai előadásokat ott, hanem vett egy élénk érdeklődést a történelem és a filozófia. Egy drezdai félév után belépett a hadseregbe, és egy évet töltött aktív szolgálatban. 1877-ben beiratkozott a müncheni politechnikára, szakát fizikára változtatta. Ez idő alatt tanárai bátorítására olyan híres fizikusok eredeti műveit tanulmányozta, mint Isaac Newton, Gottfried Leibniz, Joseph Lagrange és Pierre-Simon Laplace.

Hertz elégedetlen volt a müncheni fizikai oktatás szintjével, ezért Berlinbe költözött. Ott tanult Hermann von Helmholtz laboratóriumában, és díjat nyert az elektromos áram tehetetlenségének vizsgálatáért. Hertz meg tudta mutatni, hogy egy áram tehetetlensége kicsi vagy nem létezik; ez az eredmény összekapcsolódott Helmholtz elméleti kutatásával elektromágneses elmélet. Ebben az időszakban részt vett Gustav Kirchhoff előadásain a mechanikáról. Bár ő lesz híres elektromos kutatások, Hertz munkái mechanika is jelentős.

1879-ben megvizsgálta, de elutasította Helmholtz javaslatát, hogy meghatározza az elektromos áram létezését egy dielektrikumban, az elektromos töltés tárolására használt két vezető közötti szigetelőanyagban. James Clerk Maxwell megjósolta az ilyen áramlatok létezését. De Hertz meggyőzte Helmholtzot, hogy a tanulmány hosszabb ideig tart, mint amennyit ér.

Hertz 1880-ban szerezte meg Ph.D. – jét, és 1883-ig Helmholtz laboratóriumában dolgozott. Helmholtz berlini asszisztenseként Hertz emlékiratokat nyújtott be a folyadékok elpárologtatásáról, egy új típusú nedvességmérőről, valamint a nedves levegő tulajdonságainak meghatározására szolgáló grafikus eszközről.

ő is megjelent cikkeket, amit az volt, hogy ismertté vált, mint a területen a kapcsolat mechanika. Hertz elemezte a mechanikai deformációk két összeütköző rugalmas gömbök, és ebből érkezett egy új meghatározása keménység remélte lenne némi hasznát mineralogists.

1883-ban Hertz elfogadta az elméleti fizika előadói posztját a Kieli Egyetemen. 1885-ben a Karlsruhei Egyetem rendes professzora lett, ahol felfedezte az elektromágneses hullámokat. Ugyanezen év július 31-én feleségül vette Elizabeth Doll-t, Max Doll lányát, a geometria oktatóját.

fotoelektromos hatás

1886-ban Hertz kísérletsorozatot kezdett Maxwell elektromágneses elméletének néhány elméleti előrejelzésének tisztázására. Ebben az időben felfedezte a szikrarés hasznosságát, és rájött, hogy rendszeres hatásai lehetővé teszik számára, hogy megvizsgálja a megválaszolatlan kérdéseket, amikor elutasította Helmholtz kutatási ötletét. E kísérletek elvégzése közben észrevette, hogy mi volt az első nem kívánt mellékhatás: hogy egy szikrarés könnyebben ürül ki, amikor egy másik szikrarés aktiválódik. Hertz ezt a hatást a második szikrahézagból származó ultraibolya fényhullámok jelenlétére vezette vissza, amelyek az első elérésekor elősegítették az áram áramlását, ezáltal megkönnyítve a kisülést. A probléma megoldása után Hertz visszatért kutatásának eredeti céljához. Ezt a jelenséget később fotoelektromos hatásnak nevezték, és Albert Einstein híres tanulmányának témája lett, amely Nobel-díjat nyert neki.

elektromágneses hullámok

Hertz meg akarta mutatni, hogy az elektromágneses hullámok sebessége véges a levegőben és a vákuumban, így arra a következtetésre jutott, hogy a levegő és a dielektromos szigetelők ugyanúgy működnek. Először észrevette, hogy a második szikrahézagnál sokkal nagyobb reakciót kapott, mint amit az erő terjedésének normális törvényei megengednének, amelyek általában a távolsággal csökkentett cselekvést jósolnak. Ebből rájött, hogy elektromágneses hullámokat állít elő, amelyek nagyobb távolságokon megtartják cselekvési erejüket. Nemcsak képes volt előállítani és észlelni ezeket a hullámokat, hanem meghatározta azok tulajdonságait is, mint például a visszaverődés és a fénytörés. Eredményeit, amelyeket 1887-ben tett közzé, a tudományos közösség gyorsan elfogadta. Amikor mások, például fizikusok nyilvánosságra hozták Oliver Lodge és George Fitzgerald, akik ugyanazon a területen dolgoztak, eredményei hamarosan teljes erőfeszítéseket indítottak a jelenségek kommunikációs célokra történő felhasználására, aminek eredményeként a következő évtized végén feltalálták a rádiót. Hertz egyik tanítványa, Philipp Lenard folytatta Hertz katódsugarakkal kapcsolatos elektromos kutatásait.

az elektromágneses hullámokkal kapcsolatos munkája után Hertz az egyik eredeti érdeklődési területe, a mechanika felé fordult. Írt egy fontos munka, the Principles of Mechanics bemutatott egy új formában, hogy megpróbálta eltávolítani a kétértelműség és a zavart a különböző előadások addig.

1892-ben fertőzést diagnosztizáltak (súlyos migrén után), és a Hertz-t néhány műtéten átesett a betegség kijavítására. Vérmérgezésben halt meg 36 éves korában Bonnban, Németországban.

unokaöccse, Gustav Ludwig Hertz Nobel-díjas volt, Gustav fia, Carl Hellmuth Hertz pedig feltalálta az orvosi ultrahangvizsgálatot.

felfedezések

1887-ben Hertz megfigyelte a fotoelektromos hatást, valamint az elektromágneses hullámok előállítását és vételét, amelyet az Annalen der Physik folyóiratban tett közzé. Vevője egy tekercs volt, amelynek feszültségkülönbsége a szikrarés, amely szikrát bocsátana ki elektromágneses hullámok jelenlétében (amelyeket egy adó szikratekercs). A készüléket a fogadó szikrahézaggal egy elsötétített dobozba helyezte, hogy jobban lássa a szikrát, ehelyett megfigyelte, hogy a maximális szikrahossz kisebb volt, amikor a dobozban volt. Az üveglap elhelyezése a hullámok forrása és a befogadó szikrarés között szintén gyengítette a szikrát.

a közbenső üvegpanel eltávolításakor a szikra hossza megnőne; de ha üveg helyett kvarc panelt helyeznének a hullámok útjába, Hertz nem észlelte a szikra hosszának csökkenését. Már tudva, hogy a szikra ultraibolya fény termelésével jár, Hertz arra a következtetésre jutott, hogy ez a sugárzás felelős a második szikrarés vezetőképességének növekedéséért, és emlékiratot nyújtott be a témáról. Nem vizsgálta tovább ezt a hatást, mivel kutatásának nem ez volt a fő célja, és nem is tett kísérletet arra, hogy elmagyarázza, hogyan jött létre a megfigyelt jelenség. Kísérletei azonban óriási érdeklődést váltottak ki a tudósok körében.

rádióhullámok

1887-ben Hertz laboratóriumában rádióhullámokkal kísérletezett. A Hertz egy Ruhmkorff tekercsvezérelt szikrahézagot és egy méteres huzalpárt használt radiátorként. A végeken fémgömbök voltak jelen az áramkör elektromos tulajdonságainak beállításához. Vevője nem volt sokkal több, mint egy íves huzal, szikrahézaggal.

kísérletezéssel bebizonyította, hogy az elektromágneses hullámok bizonyos távolságra haladhatnak a levegőben. Ezt James Clerk Maxwell és Michael Faraday jósolta meg. A berendezés konfigurációjával az elektromos és mágneses mezők hullámként sugároznának a vezetékektől. Hertz az oszcillátort körülbelül 12 méterre helyezte el a cink fényvisszaverő lemez állóhullámok előállításához, hasonlóan ahhoz, ahogyan a hangjegyet egy meghatározott hosszúságú csőben visszhangzó hanghullámok állítják elő. Minden hullám körülbelül négy méter hosszú volt. A gyűrűdetektor segítségével rögzítette, hogyan változott a hullámok nagysága és iránya. Hertznek azonban nem sikerült meggyőzően megmérnie a hullámok sebességét. Először azt hitte, hogy a sebesség végtelen; egy másik mérési sorozat nagy eltérést mutatott a drótban lévő hullámok sebessége és a levegőben. Később a kutatók megoldották ezeket a különbségeket, és kimutatták, hogy a hullámok fénysebességgel mozognak.

örökség

korának sok tudósához hasonlóan Hertz sem értette az elektromágneses sugárzás előállításának és kimutatásának széles körű lehetséges alkalmazásait. Eredeti célja a Maxwell elméletében szereplő bizonyos elvek bemutatása volt. Ha mások, például Lodge és Fitzgerald nem dolgoztak volna ugyanazon a területen, munkáját és alkalmazásait nem lehetett volna jól megérteni.

felfedezéséről azt mondta:

semmi haszna … ez csak egy kísérlet, amely bizonyítja, hogy Maxwell mesternek igaza volt—csak vannak ezek a titokzatos elektromágneses hullámok, amelyeket szabad szemmel nem látunk. De ott vannak.

a felfedezéseinek következményeiről kérdezve Hertz azt válaszolta: “semmi, azt hiszem.Felfedezéseit később mások is jobban megértik, és az új “vezeték nélküli korszak” részévé válnak.”

több gyakorlatias ember, mint Nikola Tesla és Guglielmo Marconi kellett ahhoz, hogy megértsék a hullámok használatának gyakorlati előnyeit, hogy üzeneteket küldjenek nagy távolságokra. Hertz nem élt elég sokáig ahhoz, hogy felfedezései alapján lássa az új technológia virágzását.

kitüntetések

• a hertz-et (Hz) Hertz tiszteletére hozták létre 1930-ban, mint a frekvencia mértékegységét, annak mérését, hogy hányszor fordul elő ismétlődő esemény időegységenként (más néven “ciklus másodpercenként”).
• 1969-ben (Kelet-Németország) Heinrich Hertz emlékérmet öntöttek.
• az IEEE Heinrich Hertz-érem, amelyet 1987-ben alapítottak, a hertzi hullámokban elért kiemelkedő eredményekért, amelyeket évente adnak át az egyénnek elméleti eredményekért.
• a Hold túlsó oldalán, közvetlenül a keleti végtag mögött fekvő krátert nevezték el tiszteletére.

Megjegyzések

• Bodanis, David. 2005. Elektromos univerzum: Hogyan kapcsolta be az áram a Modern világot. New York: Három Folyó Sajtó. ISBN 0307335984
• Bryant, John H. 1988. Heinrich Hertz: a mikrohullámok kezdete: az elektromágneses hullámok felfedezése és az elektromágneses spektrum megnyitása Heinrich Hertz által 1886-1892 – ben. New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISBN 0879427108
• Buchwald, Jed Z. 1994. Tudományos hatások létrehozása: Heinrich Hertz és az elektromos hullámok. Chicago: University of Chicago Press. ISBN 0226078876
• Dahl, P. F. 1997. A katódsugarak villanása: J. J. Thomson elektronjának története. Bristol: Fizikai Intézet Pub. ISBN 0750304537
• l ons, Jesper. 2005. Mechanisztikus képek geometriai formában: Heinrich Hertz mechanika alapelvei. New York: Oxford University Press. 50-62. ISBN 0198567375
• Susskind, Charles. 1995. Heinrich Hertz: Rövid Élet. San Francisco: San Francisco Press. ISBN 0911302743

minden link letöltve December 13, 2017.

• John D. Jenkins, “a rádióhullámok felfedezése – 1888; Heinrich Rudolf Hertz (1847-1894).”sparkmuseum.com.
• “Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894).”Corrosion-doctors.org.
• elektromos hullámok: kutatások az elektromos hatás terjedéséről véges sebességgel az űrben Heinrich Rudolph Hertz. Cornell Egyetemi Könyvtár Történelmi Monográfiák Gyűjteménye. {Újranyomta} Cornell Egyetemi Könyvtár digitális gyűjtemények.