Heinrich Hertz

Heinrich Rudolf Hertz

născut

22 februarie 1857
Hamburg, Germania

decedat

1 ianuarie 1894

Bonn, Germania

reședința

Germania

naționalitate

germană

câmp

fizician și inginer Electronic

instituții

Universitatea din Kiel
Universitatea din Karlsruhe
Universitatea din Bonn

Alma mater

Universitatea din Munchen
Universitatea din Berlin

consilier academic

Hermann von Helmholtz

cunoscut pentru

radiații electromagnetice

Heinrich Rudolf Hertz (22 februarie, 1857 – 1 ianuarie 1894) a fost un fizician german care a fost primul care a demonstrat în mod satisfăcător existența undele de radiație electromagnetică prin construirea unui aparat pentru a le produce și detecta. Descoperirea sa a fost un pas cheie pe calea utilizării undelor radio în comunicații și radiodifuziune și utilizarea tuturor octavelor invizibile ale spectrului electromagnetic în serviciul umanității.

ca un pionier care deschide fereastra spre lumea invizibilă, dar foarte reală a electromagnetismului, Hertz nu avea nici o bază pentru a-și imagina multitudinea de utilizări la care aceste unde electromagnetice ar putea fi puse. Această sarcină ar reveni altora care ar beneficia de descoperirea sa.

Biografie

primii ani

Heinrich Rudolf Hertz s-a născut la Hamburg, Germania, la 22 februarie 1857, fiind cel mai mare dintre cei cinci copii ai lui Gustav Ferdinand Hertz și Anna Elisabeth Pfefferkorn. Bunicul patern al lui Hertz s-a convertit de la iudaism la luteranism și s-a căsătorit într-o familie Luterană. Tatăl său era avocat care aparținea Senatului din Hamburg, mama lui era fiica unui medic. Atât tatăl, cât și mama lui Hertz erau luterani.

în tinerețe, Hertz a arătat o aptitudine avansată pentru matematică și a luat lecții suplimentare de geometrie Duminica. El cel mai adesea clasat pe primul loc în clasa sa. De asemenea, a avut o puternică afinitate pentru limbi, învățând rapid latina, greaca, araba și sanscrita. În același timp, el a arătat o facilitate pentru practică în desen, sculptură și Artizanat. Pentru a combina aceste interese, el a urmat la început o carieră în construcții inginerești.

formare universitară

în 1875, Hertz a petrecut un an într-un departament de construcții din Frankfort. Apoi a participat la Politehnica din Dresda și a fost deosebit de pasionat de prelegerile matematice susținute acolo, dar a avut și un interes deosebit pentru istorie și filozofie. După doar un semestru la Dresda, s-a alăturat armatei și a petrecut un an în serviciu activ. În 1877, s-a înscris la Politehnica din Munchen, schimbându-și specializarea în fizică. În acest timp, încurajat de profesorii săi, a studiat lucrările originale ale unor fizicieni celebri precum Isaac Newton, Gottfried Leibniz, Joseph Lagrange și Pierre-Simon Laplace.

Hertz era nemulțumit de nivelul de Educație Fizică din Munchen, așa că s-a mutat la Berlin. Acolo, a studiat în laboratorul lui Hermann von Helmholtz și a câștigat un premiu pentru investigarea inerției în curenții electrici. Hertz a fost capabil să demonstreze că inerția unui curent era mică sau inexistentă; acest rezultat se potrivea cu cercetarea teoretică pe care Helmholtz o făcea asupra teoriei electromagnetice. În această perioadă, a participat la prelegeri ale lui Gustav Kirchhoff despre Mecanică. Deși va deveni faimos pentru cercetările sale electrice, lucrările lui Hertz asupra mecanicii au fost, de asemenea, substanțiale.

în 1879, el a considerat, dar a refuzat, o propunere a lui Helmholtz de a determina existența unui curent electric într-un dielectric, materialul izolant dintre doi conductori folosiți pentru stocarea sarcinii electrice. James Clerk Maxwell prezisese existența unor astfel de curenți. Dar Hertz l-a convins pe Helmholtz că studiul va dura mai mult decât merită.

Hertz și-a obținut doctoratul în 1880 și a continuat să lucreze în laboratorul lui Helmholtz până în 1883. Ca asistent al lui Helmholtz la Berlin, Hertz a depus memorii despre evaporarea lichidelor, un nou tip de higrometru și un mijloc grafic de determinare a proprietăților aerului umed.

a publicat, de asemenea, articole despre ceea ce urma să devină cunoscut sub numele de domeniul mecanicii de contact. Hertz a analizat deformările mecanice ale două sfere elastice care se ciocnesc și, din aceasta, a ajuns la o nouă definiție a durității, spera că va fi de folos mineralogilor.

în 1883, Hertz a acceptat un post de lector de Fizică Teoretică la Universitatea din Kiel. În 1885, a devenit profesor titular la Universitatea din Karlsruhe unde a descoperit unde electromagnetice. La 31 iulie a aceluiași an s-a căsătorit cu Elizabeth Doll, fiica lui Max Doll, lector în geometrie.

efect fotoelectric

în 1886, Hertz a început o serie de experimente pentru a clarifica unele dintre predicțiile teoretice ale teoriei electromagnetice a lui Maxwell. În acest moment, el a descoperit utilitatea unui spark gap și și-a dat seama că efectele sale regulate îi vor permite să investigheze întrebările rămase fără răspuns atunci când a refuzat ideea de cercetare a lui Helmholtz. În timp ce efectua aceste experimente, el a observat ceea ce a fost la început un efect secundar nedorit: că un decalaj de scânteie s-a descărcat mai ușor atunci când a fost activat un alt decalaj de scânteie. Hertz a urmărit acest efect la prezența undelor de lumină ultravioletă generate de al doilea decalaj de scânteie, care, atunci când au ajuns la primul, au promovat fluxul de curent, facilitând astfel descărcarea. După rezolvarea acestei probleme, Hertz a revenit la scopul inițial al cercetării sale. Acest fenomen a fost numit mai târziu efectul fotoelectric și a devenit subiectul unei lucrări celebre a lui Albert Einstein care i-a câștigat un Premiu Nobel.

undele electromagnetice

Hertz a vrut să arate că viteza undelor electromagnetice era finită în aer și în vid, concluzionând astfel că izolatorii de aer și dielectric acționează în același mod. La început a observat că a obținut o reacție mult mai mare la a doua scânteie decât ar fi permisă de legile normale ale propagării forței, care prezic în general o acțiune diminuată cu distanța. Din aceasta, și-a dat seama că produce unde electromagnetice, care își păstrau puterea de acțiune pe distanțe mai mari. Nu numai că a fost capabil să producă și să detecteze aceste valuri, dar a determinat și proprietățile lor, cum ar fi reflexia și refracția. Rezultatele sale, pe care le-a publicat în 1887, au fost rapid acceptate de comunitatea științifică. Când a fost mediatizat de alții, cum ar fi fizicienii Oliver Lodge și George Fitzgerald, care lucrau în același domeniu, rezultatele sale au lansat în curând un efort total de utilizare a fenomenelor în scopul comunicării, rezultând în inventarea radioului la sfârșitul următorului deceniu. Unul dintre studenții lui Hertz, Philipp Lenard, a continuat cercetările electrice ale lui Hertz în raze catodice.

după ce a lucrat la undele electromagnetice, Hertz a apelat la unul dintre domeniile sale originale de interes, mecanica. El a scris o lucrare importantă, Principiile mecanicii prezentate într-o nouă formă, care a încercat să înlăture ambiguitatea și confuzia în diferitele prezentări de până atunci.

în 1892, o infecție a fost diagnosticată (după un atac de migrene severe) și Hertz a suferit unele operații pentru a corecta boala. A murit otrăvit de sânge la vârsta de 36 de ani la Bonn, Germania.

nepotul său Gustav Ludwig Hertz a fost câștigător al Premiului Nobel, iar fiul lui Gustav Carl Hellmuth Hertz a inventat ultrasonografia medicală.

descoperiri

în 1887, Hertz a făcut observații despre efectul fotoelectric și despre producerea și recepția undelor electromagnetice, pe care le-a publicat în revista Annalen der Physik. Receptorul său era o bobină cu o diferență de tensiune menținută pe un spațiu de scânteie, care ar emite o scânteie în prezența undelor electromagnetice (care au fost produse de o bobină de scânteie a emițătorului). El a plasat aparatul cu scânteia receptoare într-o cutie întunecată pentru a vedea scânteia mai bine și a observat în schimb, că lungimea maximă a scânteii era mai mică atunci când era în cutie. Punerea unui panou de sticlă între sursa valurilor și golul de scânteie primit a provocat, de asemenea, o slăbire a scânteii.

când panoul de sticlă intermediar a fost îndepărtat, lungimea scânteii ar crește; dar dacă în loc de sticlă un panou de cuarț ar fi pus în calea valurilor, Hertz nu a observat nicio scădere a lungimii scânteii. Știind deja că o scânteie este însoțită de producerea de lumină ultravioletă, Hertz a concluzionat că această radiație a fost responsabilă pentru creșterea conductivității celui de-al doilea decalaj de scânteie și a prezentat un memoriu pe această temă. El nu a investigat acest efect în continuare, deoarece nu a fost principalul obiectiv al cercetării sale și nici nu a încercat să explice cum a fost adus fenomenul observat. Experimentele sale au generat totuși un interes extraordinar în rândul oamenilor de știință.

unde Radio

în 1887, Hertz a experimentat undele radio în laboratorul său. Hertz a folosit un decalaj de scânteie condus de bobină Ruhmkorff și o pereche de sârmă de un metru ca radiator. Sferele metalice erau prezente la capete pentru a regla proprietățile electrice ale circuitului. Receptorul său nu era mult mai mult decât un fir curbat cu un decalaj de scânteie.

prin experimentare, el a dovedit că undele electromagnetice pot călători pe o anumită distanță prin aer. Acest lucru fusese prezis de James Clerk Maxwell și Michael Faraday. Cu configurația aparatului său, câmpurile electrice și magnetice ar radia departe de fire ca unde. Hertz poziționase oscilatorul la aproximativ 12 metri de o placă reflectorizantă de zinc pentru a produce unde în picioare, similar cu modul în care o notă muzicală este produsă de undele sonore care reverberează într-un tub cu o lungime setată. Fiecare val avea aproximativ patru metri lungime. Folosind detectorul de inele, el a înregistrat modul în care magnitudinea și direcția undelor au variat. Cu toate acestea, Hertz nu a reușit să măsoare în mod concludent viteza valurilor. La început a crezut că viteza este infinită; o altă serie de măsurători au arătat o mare discrepanță între viteza undelor dintr-un fir și prin aer. Ulterior, anchetatorii au rezolvat aceste diferențe și au arătat că valurile se mișcă cu viteza luminii.

Legacy

ca mulți dintre oamenii de știință ai timpului său, Hertz nu a înțeles aplicațiile potențiale ample ale producției și detectării radiațiilor electromagnetice. Scopul său inițial a fost să demonstreze anumite principii conținute în teoria lui Maxwell. Dacă alții, cum ar fi Lodge și Fitzgerald, nu ar fi lucrat în același domeniu, munca sa și aplicațiile sale ar fi putut să nu fi fost bine înțelese.

despre descoperirea sa, el a spus:

nu are niciun rost … acesta este doar un experiment care dovedește că maestrul Maxwell a avut dreptate—avem doar aceste unde electromagnetice misterioase pe care nu le putem vedea cu ochiul liber. Dar ei sunt acolo.

întrebat despre ramificațiile descoperirilor sale, Hertz a răspuns: „nimic, cred.”Descoperirile sale vor fi mai târziu înțelese mai pe deplin de alții și vor face parte din noua „eră wireless”.”

a fost nevoie de oameni mai practici precum Nikola Tesla și Guglielmo Marconi pentru a înțelege avantajul practic al utilizării valurilor pentru a trimite mesaje pe distanțe lungi. Hertz nu a trăit suficient de mult pentru a vedea înflorirea noii tehnologii pe baza descoperirilor sale.

onoruri

• hertz (Hz) a fost stabilit în onoarea lui Hertz în 1930 ca unitate de măsură pentru frecvență, o măsurare a numărului de ori în care apare un eveniment repetat pe unitate de timp (numit și „cicluri pe secundă”).
• în 1969 (Germania de Est), a fost distribuită o medalie memorială Heinrich Hertz.
• Medalia IEEE Heinrich Hertz, înființată în 1987, este pentru realizări remarcabile în valurile hertziene prezentate anual unui individ pentru realizări teoretice.
• un crater care se află pe partea îndepărtată a lunii, chiar în spatele membrului estic, este numit în onoarea sa.

Note

• Bodanis, David. 2005. Universul Electric: modul în care electricitatea a pornit lumea modernă. New York: Trei Râuri De Presă. ISBN 0307335984
• Bryant, John H. 1988. Heinrich Hertz, începutul microundelor: descoperirea undelor electromagnetice și deschiderea spectrului Electromagnetic de Heinrich Hertz în anii 1886-1892. New York: Institutul de Inginerie Electrică și electronică. ISBN 0879427108
• Buchwald, Jed Z. 1994. Crearea efectelor științifice: Heinrich Hertz și undele electrice. Chicago: Universitatea din Chicago Press. ISBN 0226078876
• Dahl, P. F. 1997. Blițul razelor catodice: o istorie a electronului lui J. J. Thomson. Bristol: Institutul de Fizică Pub. ISBN 0750304537
• l Inktzen, Jesper. 2005. Imagini mecaniciste în formă geometrică: Principiile mecanicii lui Heinrich Hertz. New York: Oxford University Press. 50-62. ISBN 0198567375
• Susskind, Charles. 1995. Heinrich Hertz: O Viață Scurtă. San Francisco: Presa Din San Francisco. ISBN 0911302743

toate linkurile preluate 13 decembrie 2017.

• John D. Jenkins, „descoperirea undelor Radio – 1888; Heinrich Rudolf Hertz (1847-1894).”sparkmuseum.com.
• ” Heinrich Rudolph Hertz (1857 – 1894).”Corrosion-doctors.org.
• undele electrice: fiind cercetări privind propagarea acțiunii electrice cu viteză finită prin spațiu de Heinrich Rudolph Hertz. Colecția De Monografii Istorice A Bibliotecii Universității Cornell. {Retipărit de} colecțiile digitale ale Bibliotecii Universității Cornell.