Heinrich Hertz

Heinrich Rudolf Hertz

Nato

22 febbraio 1857
Amburgo, Germania

Morto

1 gennaio 1894

Bonn, Germania

Residence

Germania

Nazionalità

tedesco

Campo

Fisico e Ingegnere Elettronico

Istituzioni

Università di Kiel
Università di Karlsruhe
Università di Bonn

Alma mater

Università di Monaco di baviera
Università di Berlino

consulente Accademico

Hermann von Helmholtz

Noto per

radiazione Elettromagnetica

Heinrich Rudolf Hertz (22 febbraio 1857 – 1 gennaio 1894) è stato un fisico tedesco, che fu il primo a dimostrare l’esistenza di onde di radiazione elettromagnetica costruendo un apparato per produrle e rilevarle. La sua scoperta fu un passo fondamentale nel percorso verso l’uso delle onde radio nelle comunicazioni e nella trasmissione e l’uso di tutte le molte ottave invisibili dello spettro elettromagnetico al servizio dell’umanità.

Come pioniere che apriva la finestra sul mondo invisibile ma molto reale dell’elettromagnetismo, Hertz non aveva alcun fondamento per immaginare nemmeno la moltitudine di usi a cui queste onde elettromagnetiche potevano essere messe. Questo compito sarebbe spettato ad altri che beneficiavano della sua scoperta.

Biografia

Primi anni

Heinrich Rudolf Hertz nacque ad Amburgo, in Germania, il 22 febbraio 1857, il più anziano dei cinque figli di Gustav Ferdinand Hertz e Anna Elisabeth Pfefferkorn. Il nonno paterno di Hertz si convertì dal giudaismo al luteranesimo e si sposò in una famiglia luterana. Suo padre era un avvocato che apparteneva al senato di Amburgo, sua madre era figlia di un medico. Sia il padre che la madre di Hertz erano luterani.

In gioventù, Hertz ha mostrato un avanzato attitudine per la matematica, e ha preso lezioni di geometria in più la domenica. Il più delle volte si è classificato primo nella sua classe. Aveva anche una forte affinità per le lingue, imparando rapidamente latino, greco, arabo e sanscrito. Allo stesso tempo, ha mostrato una struttura per la pratica nel disegno, scultura e artigianato. Per combinare questi interessi, in un primo momento ha perseguito una carriera nella costruzione di ingegneria.

Formazione universitaria

Nel 1875, Hertz trascorse un anno in un dipartimento di costruzioni a Frankfort. Ha poi frequentato il politecnico di Dresda, ed è stato particolarmente appassionato di matematica lezioni dato lì, ma anche preso un vivo interesse per la storia e la filosofia. Dopo solo un semestre a Dresda, si arruolò nell’esercito e trascorse un anno in servizio attivo. Nel 1877, si iscrisse al politecnico di Monaco, cambiando la sua specializzazione in fisica. Durante questo periodo, incoraggiato dai suoi insegnanti, studiò le opere originali di famosi fisici come Isaac Newton, Gottfried Leibniz, Joseph Lagrange e Pierre-Simon Laplace.

Hertz era insoddisfatto del livello di educazione fisica a Monaco di Baviera, così si trasferì a Berlino. Lì, ha studiato nel laboratorio di Hermann von Helmholtz e ha vinto un premio per l’indagine dell’inerzia nelle correnti elettriche. Hertz è stato in grado di dimostrare che l’inerzia di una corrente era piccola o inesistente; questo risultato in sintonia con la ricerca teorica Helmholtz stava facendo sulla teoria elettromagnetica. Durante questo periodo, ha frequentato le lezioni di Gustav Kirchhoff sulla meccanica. Anche se sarebbe diventato famoso per le sue ricerche elettriche, i lavori di Hertz sulla meccanica erano anche sostanziali.

Nel 1879, considerò, ma rifiutò, una proposta di Helmholtz per determinare l’esistenza di una corrente elettrica in un dielettrico, il materiale isolante tra due conduttori utilizzato per immagazzinare la carica elettrica. James Clerk Maxwell aveva predetto l’esistenza di tali correnti. Ma Hertz convinse Helmholtz che lo studio avrebbe richiesto più tempo di quanto valesse.

Hertz ottenne il dottorato nel 1880 e continuò a lavorare nel laboratorio di Helmholtz fino al 1883. Come assistente di Helmholtz a Berlino, Hertz ha presentato memorie sull’evaporazione dei liquidi, un nuovo tipo di igrometro e un mezzo grafico per determinare le proprietà dell’aria umida.

Pubblicò anche articoli su quello che sarebbe diventato noto come il campo della meccanica dei contatti. Hertz analizzò le deformazioni meccaniche di due sfere elastiche in collisione, e da ciò arrivò a una nuova definizione di durezza che sperava potesse essere di qualche utilità per i mineralogisti.

Nel 1883, Hertz accettò un posto come docente di fisica teorica all’Università di Kiel. Nel 1885 divenne professore ordinario all’Università di Karlsruhe dove scoprì le onde elettromagnetiche. Il 31 luglio dello stesso anno sposò Elizabeth Doll, figlia di Max Doll, docente di geometria.

Effetto fotoelettrico

Nel 1886, Hertz iniziò una serie di esperimenti per chiarire alcune delle previsioni teoriche della teoria elettromagnetica di Maxwell. In questo momento, ha scoperto l’utilità di uno spark gap, e si rese conto che i suoi effetti regolari gli avrebbe permesso di indagare le domande lasciate senza risposta quando ha rifiutato l’idea di ricerca di Helmholtz. Mentre intraprendeva questi esperimenti, notò quello che all’inizio era un effetto collaterale indesiderato: che una spark gap si scaricava più facilmente quando un’altra spark gap veniva attivata. Hertz ha ricondotto questo effetto alla presenza di onde luminose ultraviolette generate dal secondo spark gap, che, quando hanno raggiunto il primo, hanno promosso il flusso di corrente, facilitando così la scarica. Dopo aver risolto questo problema, Hertz tornò allo scopo originale della sua ricerca. Questo fenomeno fu in seguito chiamato effetto fotoelettrico e divenne il tema di un famoso articolo di Albert Einstein che gli valse un premio Nobel.

Onde elettromagnetiche

Hertz voleva dimostrare che la velocità delle onde elettromagnetiche era finita nell’aria e nel vuoto, concludendo così che l’aria e gli isolanti dielettrici agiscono allo stesso modo. In un primo momento ha notato che ha ottenuto una reazione molto maggiore al suo secondo spark gap di quanto sarebbe consentito dalle normali leggi della propagazione della forza, che generalmente prevedono una diminuita azione con la distanza. Da ciò, si rese conto che stava producendo onde elettromagnetiche, che stavano mantenendo il loro potere d’azione su distanze più lunghe. Non solo è stato in grado di produrre e rilevare queste onde, ma ha anche determinato le loro proprietà, come la riflessione e la rifrazione. I suoi risultati, che pubblicò nel 1887, furono rapidamente accettati dalla comunità scientifica. Quando pubblicizzato da altri, come i fisici Oliver Lodge e George Fitzgerald, che stavano lavorando nello stesso campo, i suoi risultati presto lanciato uno sforzo a tutto campo per utilizzare i fenomeni ai fini della comunicazione, con conseguente invenzione della radio alla fine del decennio successivo. Uno degli studenti di Hertz, Philipp Lenard, ha continuato le ricerche elettriche di Hertz sui raggi catodici.

Dopo il suo lavoro sulle onde elettromagnetiche, Hertz si rivolse a uno dei suoi campi di interesse originali, la meccanica. Scrisse un’opera importante, I Principi della meccanica presentati in una nuova forma, che tentò di rimuovere ambiguità e confusione nelle varie presentazioni fino a quel momento.

Nel 1892 fu diagnosticata un’infezione (dopo un attacco di gravi emicranie) e Hertz subì alcune operazioni per correggere la malattia. Morì di avvelenamento del sangue all’età di 36 anni a Bonn, in Germania.

Suo nipote Gustav Ludwig Hertz fu un vincitore del premio Nobel, e il figlio di Gustav Carl Hellmuth Hertz inventò l’ecografia medica.

Scoperte

Nel 1887, Hertz fece osservazioni sull’effetto fotoelettrico e sulla produzione e ricezione di onde elettromagnetiche, che pubblicò sulla rivista Annalen der Physik. Il suo ricevitore era una bobina con una differenza di tensione mantenuta attraverso uno spark gap, che avrebbe emesso una scintilla in presenza di onde elettromagnetiche (che sono state prodotte da una bobina di scintilla trasmettitore). Collocò l’apparecchio con lo spark gap ricevente in una scatola oscurata per vedere meglio la scintilla e osservò invece che la lunghezza massima della scintilla era inferiore quando si trovava nella scatola. Mettendo un pannello di vetro tra la sorgente delle onde e la scintilla di ricezione gap anche causato un indebolimento della scintilla.

Quando il pannello di vetro intermedio veniva rimosso, la lunghezza della scintilla aumentava; ma se invece del vetro veniva messo un pannello di quarzo nel percorso delle onde, Hertz non osservava alcuna diminuzione della lunghezza della scintilla. Sapendo già che una scintilla è accompagnata dalla produzione di luce ultravioletta, Hertz ha concluso che questa radiazione era responsabile dell’aumento della conduttività della seconda scintilla e ha presentato un libro di memorie sull’argomento. Egli non ha indagato ulteriormente questo effetto, dal momento che non era l’obiettivo principale della sua ricerca, né ha fatto alcun tentativo di spiegare come il fenomeno osservato è stato portato circa. I suoi esperimenti, tuttavia, hanno generato un enorme interesse tra gli scienziati.

Onde radio

Nel 1887, Hertz sperimentò le onde radio nel suo laboratorio. Hertz utilizzato un Ruhmkorff bobina-driven spark gap e una coppia di filo metro come un radiatore. Sfere metalliche erano presenti alle estremità per regolare le proprietà elettriche del circuito. Il suo ricevitore non era molto più di un filo curvo con uno spark gap.

Attraverso la sperimentazione, ha dimostrato che le onde elettromagnetiche possono viaggiare su una certa distanza attraverso l’aria. Questo era stato previsto da James Clerk Maxwell e Michael Faraday. Con la sua configurazione dell’apparato, i campi elettrici e magnetici si irradiano lontano dai fili come onde. Hertz aveva posizionato l’oscillatore a circa 12 metri da una piastra riflettente di zinco per produrre onde stazionarie, simile al modo in cui una nota musicale viene prodotta dalle onde sonore che riverberano in un tubo di una lunghezza impostata. Ogni onda era lunga circa quattro metri. Usando il rilevatore ad anello, ha registrato come la grandezza e la direzione delle onde variavano. Hertz non riuscì, tuttavia, a misurare definitivamente la velocità delle onde. All’inizio pensava che la velocità fosse infinita; un’altra serie di misurazioni mostrava una grande discrepanza tra la velocità delle onde in un filo e attraverso l’aria. In seguito gli investigatori hanno risolto queste differenze e hanno dimostrato che le onde si muovono alla velocità della luce.

Legacy

Come molti degli scienziati del suo tempo, Hertz non capiva le potenziali applicazioni ad ampio raggio della sua produzione e rilevazione delle radiazioni elettromagnetiche. Il suo scopo originale era quello di dimostrare alcuni principi contenuti nella teoria di Maxwell. Se altri, come Lodge e Fitzgerald, non avessero lavorato nello stesso campo, il suo lavoro e le sue applicazioni potrebbero non essere stati ben compresi.

Della sua scoperta, ha detto:

Non serve a nulla … questo è solo un esperimento che dimostra che il Maestro Maxwell aveva ragione—abbiamo solo queste misteriose onde elettromagnetiche che non possiamo vedere ad occhio nudo. Ma sono lì.

Alla domanda sulle ramificazioni delle sue scoperte, Hertz rispose: “Niente, immagino.”Le sue scoperte sarebbero in seguito più pienamente comprese dagli altri e far parte della nuova” era wireless.”

Ci sono volute persone più pratiche come Nikola Tesla e Guglielmo Marconi per capire il vantaggio pratico di usare le onde per inviare messaggi su lunghe distanze. Hertz non visse abbastanza a lungo per vedere la fioritura della nuova tecnologia basata sulle sue scoperte.

Lode

• L’hertz (Hz) è stato istituito nel Hertz onore nel 1930 come unità di misura della frequenza, una misura del numero di volte che un evento ripetuto si verifica per unità di tempo (chiamato anche “cicli al sec”).
• Nel 1969 (Germania Est), fu lanciata una medaglia commemorativa Heinrich Hertz.
• La medaglia IEEE Heinrich Hertz, fondata nel 1987, è per i risultati eccezionali nelle onde hertziane presentati ogni anno a un individuo per i risultati teorici.
• Un cratere che si trova sul lato opposto della Luna, appena dietro l’arto orientale, è chiamato in suo onore.

Note

• Bodanis, David. 2005. Universo elettrico: Come l’elettricità acceso il mondo moderno. 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. NY: Istituto di Ingegneri Elettrici ed Elettronici. ISBN 0879427108
• Buchwald, Jed Z. 1994. La creazione di effetti scientifici: Heinrich Hertz e onde elettriche. Chicago: Università di Chicago Press. ISBN 0226078876
• Dahl, P. F. 1997. Flash dei raggi catodici: Una storia dell’elettrone di J. J. Thomson. Bristol: Istituto di Fisica Pub. ISBN 0750304537
• Lützen, Jesper. 2005. Immagini meccanicistiche in forma geometrica: i principi della meccanica di Heinrich Hertz. New York: Oxford University Press. 50-62. ISBN 0198567375
• Susskind, Charles. 1995. Heinrich Hertz: Una vita breve. San Francisco: Stampa di San Francisco. ISBN 0911302743

Tutti i link recuperati 13 dicembre 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.
• Onde elettriche: essendo ricerche sulla propagazione dell’azione elettrica con velocità finita attraverso lo spazio di Heinrich Rudolph Hertz. Cornell University Library Historical Monographs Collection. {Ristampato da} Cornell University Library Collezioni digitali.