Хайнрих Херц: биография, научни открития. Хайнрих Херц

Роден на 22 февруари 1857 г. в семейството на адвокат, който по-късно става сенатор. Херц е на 14 години, когато Германската империя е създадена в резултат на победоносната френско-пруска война. Разпокъсаните германски държави се обединяват под егидата на Прусия и създават армиидържавната държава, която два пъти в историята на 20 век отприщи световна война. Но през ерата на Херц индустрията, науката и технологиите се развиват интензивно в обединена Германия. В Берлинския университет той създава световна научна школа, под негово ръководство тя е изградена през 70-те години на 19 век. Физически институт. По същото време Вернер Сименс (1816-1892) работи интензивно в областта на силнотоковата електротехника. Siemens беше организатор на най-големите електротехнически компании Siemens и Halske, Siemens и Schunkert. Той беше, заедно с Хелмхолц, един от инициаторите за създаването на Института по физика и технологии, най-висшата метрологична институция в Германия. Приятел и роднина на Сименс, той беше първият президент на този институт.

Ориз. Г. Р. Херц

Херц също се присъедини към редиците на тези лидери на немската наука и технологии. След като завършва гимназия през 1875 г., Херц учи първо в Дрезден, а след това във Висшето техническо училище в Мюнхен. Но скоро разбира, че неговото призвание е науката, и се премества в Берлинския университет, където учи физика под ръководството на Хелмхолц.

Херц беше любимият ученик на Хелмхолц и именно той имаше за задача да тества експериментално теоретичните заключения на Максуел. Херц започва известните си експерименти, докато е професор в Техническата гимназия в Карлсруе и ги завършва в Бон, където е професор по експериментална физика.

Херц умира на 1 януари 1894 г. Неговият учител Хелмхолц, който пише некролог за своя ученик, умира същата година на 8 септември.

Хелмхолц в некролога си припомня началото на научната кариера на Херц, когато той предложи тема за студентската си работа в областта на електродинамиката, „като беше уверен, че Херц ще се заинтересува от този въпрос и ще го реши успешно“. Така Хелмхолц въвежда Херц в областта, в която впоследствие трябва да направи фундаментални открития и да се обезсмърти. Характеризирайки състоянието на електродинамиката по това време (лятото на 1879 г.), Хелмхолц пише: „...Полето на електродинамиката се превърна в безпътна пустиня. Факти, базирани на наблюдения и следствия от много съмнителни теории - всичко това беше разпръснато едно с друго." Имайте предвид, че тази характеристика се отнася за 1879 г., годината на смъртта на Максуел. Херц е роден като учен през тази година. Нелицеприятно описание на електродинамиката в края на 70-те и началото на 80-те години на 19 век. дадена от Енгелс през 1882 г. Енгелс отбелязва „вездесъщността на електричеството“, което се проявява в изследването на голямо разнообразие отестествени процеси, нарастващото му използване в промишлеността и показва, че въпреки това „това е точно онази форма на движение, за същността на която все още има най-голяма несигурност“. „В учението... за електричеството“, продължава Енгелс, „имаме пред себе си хаотична купчина стари, ненадеждни експерименти, които не са получили нито окончателно потвърждение, нито окончателно опровержение, някакъв вид несигурно блуждаене в тъмното, несвързани изследвания и експерименти на много отделни учени, атакуващи непозната област на случаен принцип, като орда от номадски конници. Въпреки че Енгелс се изразява по-сурово от Хелмхолц, характеристиките им са в общи линии еднакви: „безпътна пустиня“, „лутане в тъмното“. Но Хелмхолц не казва нито дума за Максуел, а Енгелс отбелязва „решителния напредък“ на етерните теории за електричеството и „един безспорен успех“, което означава експерименталното потвърждение на закона на Максуел n 2 = ε от Болцман. „По този начин“, обобщава Енгелс, „етерната теория на Максуел беше специално потвърдена експериментално.“ Но решителното потвърждение тепърва предстоеше.

Ориз. Опит с вибраторЖ Ерза

Междувременно младият учен в трудовете си „Опит за определяне на горната граница на кинетичната енергия на потока от електричество (1880 г.), докторската си дисертация „За индукцията във въртящи се тела“ (март 1880 г.), „За връзката на електродинамичните уравнения на Максуел към противоположната електродинамика” (1884 г.) Трябваше да си проправя път през „безпътната пустиня”, опипвайкимостове между съперничещи си теории. В своята работа през 1884 г. Херц показва, че електродинамиката на Максуел има предимства пред конвенционалната електродинамика, но счита за недоказано, че тя е единствено възможната. По-късно обаче Херц се спира на компромисната теория на Хелмхолц. Хелмхолц взел от Максуел и Фарадей признанието за ролята на средата в електромагнитните процеси, но за разлика от Максуел, той вярвал, че действието на отворените токове трябва да е различно от действието на затворените токове. Действието на затворените токове се извежда от двете теории по един и същи начин, докато за отворените токове според Хелмхолц трябва да се наблюдават различни следствия от двете теории. „За всеки, който познаваше истинското състояние на нещата по онова време“, пише Хелмхолц, „беше ясно, че пълното разбиране на теорията на електромагнитните явления може да бъде постигнато само чрез точно изследване на процесите, свързани с тези мигновени отворени токове. ”

Ориз. Експеримент на Херц

Този въпрос е изследван в лабораторията на Хелмхолц от Н. Н. Шилер, който посвети докторската си дисертация на това изследване „Диелектрични свойства на краищата на отворените токове в диелектриците“ (1876 г.). Шилер не открива разлика между затворени и отворени токове, както би трябвало да бъде според теорията на Максуел. Но, очевидно, Хелмхолц не беше доволен от това и предложи Херц отново да започне да тества теорията на Максуел и да поеме задачата, поставена през 1879 г. от Берлинската академия на науките: „да демонстрира експериментално наличието на каквато и да е връзка между електродинамичните сили и диелектричната поляризация на диелектриците." Изчисленията на Херц показаха, че очакваният ефект, дори при най-благоприятните условия, би бил твърде малък и той „изостави развитието на проблема“. Но от този момент нататък той не спира да мисли за възможни начини за решаването му и вниманието му „се изостри във връзка с всичко, свързано с електрическите вибрации“.

Наистина, при ниски честоти ефектът от тока на изместване, и това е точно основната разлика между теорията на Максуел и теорията за действието на далечни разстояния, е незначителен и Херц правилно разбира, че са необходими високочестотни електрически трептения, за да се реши успешно проблем. Какво се знаеше за тези колебания?

През 1842 г. американският физик Дж. Хенри, повтаряйки експериментите на Савар през 1826 г., установява, че разреждането на лайденски буркан „не изглежда... като еднократно прехвърляне на електрически флуид от една плоча на буркана в друга“ и че необходимо е да се приеме „съществуването на основен разряд в една посока и след това някои отразени действия напред и назад,всяка от които е по-слаба „далипредишен, продължавайки до настъпване на равновесие.“

Хелмхолц в своите мемоари „За запазването на силата“ също заявява, че разреждането на батериятаЛайденските буркани трябва да бъдат представени „некато простото движение на електричеството в еднопосока, а като движение напред и назад между двете плочи, като трептения, които намаляват все повече и повече, докато цялата им жизнена сила бъде унищожена от сбора на съпротивленията.

V. през 1853 г. изследва разреждането на проводник с даден капацитет през проводник с дадена форма и съпротивление. Прилагайки закона за запазване на енергията към процеса на разреждане, той извежда уравнението на процеса на разреждане в следната форма:

Където р- количеството електричество върху разредения проводник в този моментвреме T, СЪС- капацитет на проводника, Ʀ - галванично съпротивление на разрядника, А- „константа, която може да се нарече електродинамичен капацитет на искровата междина“ и която сега наричаме коефициент на самоиндукция или индуктивност. , анализирайки решението на това уравнение за различни корени на характеристичното уравнение, установява, че когато количеството

наистина има значение

тогава решението показва, че „главният проводник губи заряда си, зарежда се с по-малко количество електричество с обратен знак, разрежда се отново, отново се зарежда с още по-малко количество електричество с противоположен знак, отново се разрежда, отново зареден с още по-малко количество електричество от първоначалния знак и това явление се повтаря безкрайно много пъти, докато се установи равновесие. Цикличната честота на тези затихнали трептения

ω = 2π/T = α’

По този начин периодът на трептене може да бъде представен с формулата:

При ниски стойности на съпротивление получаваме добре известната формула на Томсън:

Електромагнитните трептения са експериментално изследвани във Федърсnom (1852-1918), който изследва образа на искровото изхвърляне на лайденски буркан във въртящо се огледало. Като фотографира тези изображения, Федерсен установява, че „в електрическа искра има редуващи се противоположни токове“ и че времето на едно трептене „се увеличава до степента, в която квадратният корен от електрифицираната повърхност се увеличава“, тоест периодът на трептене е пропорционално на корен квадратен от капацитета, както следва от формулата на Томсън. Не без причина, когато той преиздаде работата си „За преходните електрически токове“, обсъдена по-горе, през 1882 г., той я снабди с бележка от 11 август 1882 г.: „Теорията на осцилаторния електрически разряд, обсъдена в тази статия от 1853 г., скоро получи интересна илюстрация в отличното фотографско изследване на Федерсен за електрическата искра." Освен това той посочва, че неговата теория „е била подложена на много важно и забележително изпълнено експериментално изследване в лабораторията на Хелмхолц в Берлин“, като се позовава на работата на Н. Н. Шилер от 1874 г. „Някои експериментални изследвания на електрическите трептения“. отбелязва, че сред другите „забележителни резултати“ от това изследване „индуктивните капацитети (т.е. диелектрични константи) на някои твърди изолационни вещества са определени от измервания на периодите на наблюдаваните трептения“.

По този начин, до началото на изследванията на Херц, електрическите вибрации са били изследвани както теоретично, така и експериментално. Херц, с голямото си внимание към този въпрос, докато работеше във Висшето техническо училище в Карлсруе, намери в кабинета по физика чифт индукционни бобини, предназначени за демонстрации на лекции. „Бях изумен“, пише той, „че за да се получат искри в една намотка, не е необходимо да се разреждат големи батерии през друга и освен това, че малки буркани на Leyden и дори разряди от малък индукционен апарат са достатъчни за това, ако само разрядът е проникнал през искрова междина.“ Докато експериментира с тези намотки, Херц стига до идеята за първия си експеримент.

Херц описва експерименталната настройка и самите експерименти в статията си „За много бързи електрически трептения“, публикувана през 1887 г. Херц описва тук метод за генериране на трептения "около сто пъти по-бързи от тези, наблюдавани от Федерсен". „Периодът на тези трептения“, пише Херц, „се определя отизмерено, разбира се, само с помощта на теорията, се измерва в стомилионни от секундата. Следователно по отношение на продължителността те заемат междинно място между тях звукови вибрациитежки тела и леки вибрации на етера." Въпреки това, няма електромагнитни вълни с дължина от порядъка на 3 мХерц не говори в тази работа. Всичко, което той направи, беше да конструира генератор и приемник на електрически трептения, като изследва индуктивното действие на осцилиращата верига на генератора върху осцилиращата верига на приемника при максимално разстояние между тях от 3 м.

Осцилаторната верига в последния експеримент се състоеше от проводници СЪСИ С', намиращ се на разстояние 3 мотделно един от друг, свързани Меден проводник, в средата на който имаше искрова междина с индукционна бобина. Приемникът беше правоъгълен контур със страни 80 сми 120см, с искрящ отвор в едната къса страна. Индуктивният ефект на генератора върху приемника беше открит чрез слаба искра в тази междина.

Тогава Херц направи приемна верига под формата на две топки с диаметър 10 см,свързани с медна жица, в средата на която имаше искрова междина. Описвайки резултатите от експеримента, Херц заключава: „Мисля, че тук за първи път взаимодействието на праволинейни отворени вериги, което има такова голямо значениеза теория." Наистина, както знаем, отворените вериги направиха възможен избора между конкуриращи се теории. Херц обаче нито в тази първа работа, нито в трите следващи. той не говори за електромагнитните вълни на Максуел, той все още не ги вижда. Той все още говори за „взаимодействието“ на проводниците и изчислява това взаимодействие, използвайки теорията за действието на далечни разстояния. Проводниците, с които Hertz работи тук, са включени в науката, наречена "вибра".тор" и "резонатор" на Херц. Проводникът се нарича резонатор, защото най-силно се възбужда от трептения, които резонират със собствените му трептения.

В следната работа „За влиянието на ултравиолетовата светлина върху електрическия разряд“, представена в „Процедури на Берлинската академия на науките“ на 9 юни 1887 г., Херц описва важно явление, което открива и по-късно е наречено фотоелектричен ефект . Това забележително откритие беше направено поради несъвършенството на метода на Херц за откриване на трептения: искрите, възбудени в приемника, бяха толкова слаби, че Херц реши да постави приемника в тъмен калъф, за да улесни наблюдението. Оказа се обаче, че максималната дължина на искрата е значително по-малка, отколкото при отворена верига. Премахвайки последователно стените на кутията, Херц забеляза, че стената, обърната към искрата на генератора, има смущаващ ефект. След като внимателно проучи това явление, Херц установи причината, която улеснява искровото разреждане на приемника - ултравиолетовото сияние на искрата на генератора. Така чисто случайно, както пише самият Херц, е открито важен факт, което не е пряко свързано с целта на изследването. Този факт веднага привлече вниманието на редица изследователи, включително професора от Московския университет А. Г. Столетов, който особено внимателно проучи новия ефект, който той нарече „актиноелектричен“.

Алберт Абрахам Михелсон Роден на 19 декември 1852 г. в полския град Стрелно, тогава принадлежащ на Германия. Той нямаше две години, когато...

Откриване на Рентген в края на 19 век се характеризира с повишен интерес към феномена на преминаване на електричество през газове. Дори Фарадей сериозно е изучавал тези явления...

В историята на науката са направени много открития. Има обаче само няколко от тях, с които се сблъскваме всеки ден. Невъзможно е да си го представим модерен животи без това, което направи Херц Хайнрих Рудолф.

Този немски физик стана основател на динамиката и доказа на целия свят съществуването на електромагнитни вълни. Благодарение на неговите изследвания ние използваме телевизията и радиото, които са се наложили здраво в ежедневието на всеки човек.

семейство

Хайнрих Херц е роден на 22 февруари 1857 г. Баща му Густав е адвокат по професия, който по-късно се издига до ранг сенатор на град Хамбург, където живее семейството. Майката на момчето е Бети Августа. Тя беше дъщеря на известен основател на банка в Кьолн. Струва си да се каже, че тази институция все още работи в Германия. Хенри беше първородният на Бети и Густав. По-късно в семейството се появиха още три момчета и едно момиче.

Ученически години

Като дете Хайнрих Херц е слабо и болнаво момче. Ето защо той не обичаше игрите на открито и физически упражнения. Но Хенри четеше различни книги с голям ентусиазъм и учеше чужди езици. Всичко това допринесе за тренирането на паметта. Съществуват Интересни фактибиографии на бъдещия учен, които показват, че момчето е успяло самостоятелно да научи арабски и санскрит.

Родителите вярваха, че първородният им със сигурност ще стане адвокат, следвайки стъпките на баща си. Момчето е изпратено в Хамбургското реално училище. Там той трябваше да учи право. Въпреки това, на едно от нивата на обучение училището започва да провежда часове по физика. И от този момент нататък интересите на Хенри се промениха радикално. За щастие родителите му не настояват да учи право. Те позволиха на момчето да намери своето призвание в живота и го преместиха в гимназия. През уикендите Хайнрих учи в занаятчийско училище. Момчето прекара много време в рисуване и изучаване на дърводелство. Още като ученик прави първите си опити да създава инструменти и апарати за учене физични явления. Всичко това показваше, че детето се стреми към знания.

Студентски години

През 1875 г. Хайнрих Херц получава диплома за зрелост. Това му даде право да влезе в университета. През 1875 г. заминава за Дрезден, където става студент във висше техническо училище. Първоначално младежът хареса да учи в тази институция. Въпреки това Хайнрих Херц скоро разбира, че кариерата на инженер не е неговото призвание. Младият мъж напуска училище и заминава за Мюнхен, където веднага е приет във втората година на университета.

Пътят към науката

Като студент Хайнрих започва да се стреми към изследователска дейност. Но скоро младият мъж осъзна, че знанията, които е получил в университета, очевидно не са достатъчни за това. Затова, след като получава дипломата си, заминава за Берлин. Тук, в столицата на Германия, Хайнрих става студент и получава работа като асистент в лабораторията на Херман Хелмхолц. Този водещ физик от онова време забеляза талантливите млад мъж. Скоро между тях се установяват добри отношения, които по-късно се превръщат не само в близко приятелство, но и в научно сътрудничество.

Получаване на докторска степен

Паметта на великия учен

През 1892 г. Херц страда от тежка мигрена, след което е диагностициран с инфекция. Ученият е бил опериран няколко пъти, опитвайки се да се отърве от болестта. Въпреки това, на тридесет и шест години Херц Хайнрих Рудолф умира от отравяне на кръвта. До самото последните дниизвестният физик работеше върху работата си „Принципи на механиката, изложени в нова връзка“. В тази книга Херц се опита да разбере своите открития, очертавайки по-нататъшни начини за изучаване

След смъртта на учения тази работа е завършена и подготвена за публикуване от Херман Хелмхолц. В предговора към тази книга той посочи, че Херц е най-талантливият от неговите ученици и че неговите открития впоследствие ще определят развитието на науката. Тези думи станаха пророчески. Изследователите се заинтересуваха от откритията на учения няколко години след смъртта му. И през 20-ти век, въз основа на работата на Херц, започнаха да се развиват почти всички направления, които принадлежат на съвременната физика.

През 1925 г. ученият е удостоен с Нобелова награда за откриването на законите за сблъсък на електрони с атом. Той е получен от племенника на великия физик Густав Лудвиг Херц. През 1930 г. Международната електротехническа комисия приема нова система за измерване на единици. Стана Херц (Hz). Това е честотата, съответстваща на един период на трептене в секунда.

През 1969 г. в Източна Германия им е издигнат мемориал. Г. Херц. През 1987 г. е учреден медалът на IEEE Heinrich Hertz. Годишното му представяне се прави за изключителни постиженияв областта на експеримента и теорията, използвайки всякакви вълни. Дори лунният кратер, който се намира зад източния край на небесното тяло, е кръстен на Херц.

През 1896 г. ученият Попов, изобретателят на радиото, предава и получава първата в света радиограма. Текстът му се състоеше от две думи „Хайнрих Херц“. Това беше празник на немския физик, който направи огромен принос за науката, като експериментално доказа съществуването на електромагнитни вълни. Няма много открития в историята на науката, с които се докосваме всеки ден. Но без Хайнрих Херц модерен святще изглежда съвсем различно, защото всичко, предназначено за комуникация, се основава на неговите изобретения.

Хайнрих Рудолф Херц е роден на 22 февруари 1857 г. в семейството на уважаван адвокат. Момчето растяло слабо и болнаво, но успешно преживяло трудните първи години от живота си и израснало весело и здраво за радост на родителите си. Всички около него му предричаха страхотна кариера, ако избере да последва стъпките на баща си. Хайнрих щеше да направи точно това - влезе в Хамбургското реално училище и щеше да учи право. Но интересите му се променят, когато в училище започва курс по физика. Родителите не попречиха на сина си да направи своя избор и му позволиха да се премести от колеж в гимназия, след което можеше да влезе в университета.

През 1875 г. Херц заминава за Дрезден и постъпва във висше техническо училище. Първоначално харесва инженерната професия, но по-късно пише на майка си, че е за предпочитане да бъде посредствен учен, отколкото да бъде посредствен инженер. Затова той напуска училището и заминава за Мюнхен, където веднага е приет във втората година на университета. Годините, прекарани в Мюнхен, показват на Хайнрих, че университетските знания не са достатъчни, необходим е учен, който се съгласява да стане негов научен ръководител. Следователно, след като завършва университета, Херц заминава за Берлин и получава работа като асистент в лабораторията на най-големия немски физик от онова време Херман Хелмхолц.

Почитаемият учен обърна внимание на талантливия младеж, установиха те добра връзка, което доведе до силно приятелство и тясно научно сътрудничество. Под ръководството на Хелмхолц Херц успешно защитава докторската си дисертация на тема „За индукцията във въртяща се топка“. В един момент Хайнрих започва да се съмнява, че публикуваните от него теоретични трудове са ценни за него като учен. Все повече започва да се интересува от експерименти.

Под патронажа на своя учител Херц получава позиция като асистент в Кил, а шест години по-късно става професор по физика в Техническата гимназия в Карлсруе. Там Херц разполага с научна лаборатория, оборудвана за експерименти, което му дава пълна творческа свобода и възможност да се занимава с онези неща, към които изпитва интерес.

Хайнрих Херц осъзнава, че повече от всичко на света се интересува от бързи електрически трептения, които той изучава още в ранните си дни. студентски години. Именно в Карлсруе започва най-плодотворният научен период на Херц, който, за съжаление, не продължава дълго.

След доклада си на 13 декември 1888 г. в Берлинския университет, Херц става популярен и уважаван учен, а електромагнитните вълни навсякъде започват да се наричат ​​„херцови лъчи“. През 1932 г. в СССР, а след това през 1933 г. на заседание на Международната електротехническа комисия е приета честотната единица „херц“, която след това е включена в международна система SI.

През 1892 г. Херц е диагностициран с инфекция, той е опериран няколко пъти, но не могат да го спасят, той умира на 36 години в Бон. Погребан е в гробището Ohlsdorf. Съпругата му Елизабет Херц остава вдовица. Двойката Херц има две дъщери - Йоана и Матилда. След идването на Хитлер на власт и тримата емигрират в Англия. Въпреки факта, че Херц беше протестант и не се смяташе за евреин, нацистите премахнаха портрета му от почетното му място в кметството на Хамбург, защото той беше „частично от еврейски произход“.

"Вечерна Москва" припомни откритията на Херц, без които съвременният свят би бил напълно различен.

Експерименти с електромагнитни вълни

Електромагнитната теория на английския физик Джеймс Максуел 25 не намира признание в научен свят. На Hertz са били необходими само 2 години, за да го потвърди експериментално. В експериментите си ученият успя да възпроизведе с електромагнитни вълни всички явления, характерни за всякакви вълни: образуването на „сянка“ зад силно отразяващи обекти (в този случай метал), пречупване в голяма призма (направена от асфалт) , образуването на стояща вълна в резултат на наслагването на падаща върху метален лист вълна и вълна, отразена от този лист. Той не само доказа сходството на електромагнитните и светлинните вълни, но и успя да измери дължината им.

Вибратор и херцов резонатор

Английският физик Максуел теоретично доказва, че електромагнитните вълни могат да се излъчват от осцилиращи заредени частици и колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-голяма е енергията на получената вълна. Не беше трудно да накарате заредените частици да осцилират - трябва да свържете кондензатор и индуктор, за да получите осцилаторна верига. Но как можем да увеличим честотата на колебанията на заряда, така че енергията на излъчваните вълни да стане по-висока?

Херц намери решение - той раздалечи плочите на кондензатора и намали площта на плочите. В резултат на тези манипулации той получи отворена колебателна верига или проводник. За по-нататъшно увеличаване на честотата на трептене на електроните вътре в жицата, Херц ще намали броя на завъртанията на намотката.

Но сега беше необходимо да накараме електроните да осцилират вътре в полученото парче тел. Хайнрих преряза жицата наполовина и свърза краищата към източник с високо напрежение, така че между парчетата тел да възникнат електрически искри.

Така Херц направи вибратор (излъчвател) и резонатор (приемник) на електромагнитни вълни. Вибраторът Hertz изглежда като две медни пръчки с месингови топки, прикрепени към най-близките краища. Пролуката между тях е искрова междина. Към прътите беше подаден ток с високо напрежение и в определен момент между топките възникна електрическа искра, което направи съпротивлението на въздушната му междина толкова малко, че във вибратора възникнаха високочестотни електромагнитни трептения. Тъй като вибраторът е отворен колебателен кръг, се излъчват електромагнитни вълни.

За да улови излъчваните вълни, Hertz излезе с резонатор - отворен пръстен от тел, със същите месингови топки в краищата като "предавателя" и регулируемо разстояние между тях. Устройствата на учения изненадват със своята простота и очевидна ефективност. Променяйки размера и позицията на резонатора, Херц го настройва към честотата на вибрациите на вибратора. Малки искри изскочиха в резонатора в момента, в който се появиха разряди между топките на вибратора. Искрите бяха много слаби, така че трябваше да се наблюдават на тъмно.

През 1888 г., след серия от трудоемки експерименти, Херц експериментално доказва съществуването на електромагнитни вълни, разпространяващи се в космоса, предсказани от Максуел.
Херц е първият човек, който съзнателно манипулира електромагнитните вълни, но не си поставя за цел да установи безжични радиокомуникации. Експериментите на Хайнрих обаче, които той описва подробно в своите научни статии, заинтересуваха физиците от цял ​​свят. много учени започнаха да търсят начини за подобряване на приемника и резонатора на електромагнитните вълни. Херцовият резонатор не беше много чувствително устройство и можеше да открие само електромагнитни вълни, излъчвани от вибратора в стаята. Но в крайна сметка откритието на учения доведе до изобретяването на радиотелеграфа, а след това и на радиото.

Фото ефект

За да види по-добре искрата по време на експеримента, Херц постави приемника в затъмнена кутия. В същото време той забеляза, че дължината на искрата става по-къса. Тогава Херц проведе серия от експерименти в тази посока, по-специално той изследва зависимостта на дължината на искрата в случая, когато между предавателя и приемника е поставен екран от различни материали.

Херц установи, че електромагнитните вълни преминават през някои видове материали и се отразяват от други, което доведе до бъдещото развитие на радара. Освен това ученият забеляза, че зареденият кондензатор губи заряда си много по-бързо, когато плочите му са осветени с ултравиолетово лъчение. Новото откритие във физиката е наречено фотоелектричен ефект, а теоретичната обосновка на това явление е дадена от Алберт Айнщайн, който получава Нобелова наградапрез 1921г.

(на немски: Heinrich Rudolf Hertz) - немски физик, един от основателите на електродинамиката. Той експериментално доказва съществуването на електромагнитни вълни и установява идентичността на основните свойства на електромагнитните и светлинните вълни. Придаде на уравненията на Максуел симетрична форма. Откри външния фотоелектричен ефект. Той изгради механика, свободна от концепцията за сила. Експериментите на Херц изиграха значителна роля в развитието на съвременната електродинамика.

Херц потвърждава заключенията на теорията на Максуел, че скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във въздуха е равна на скоростта на светлината, и установява идентичността на основните свойства на електромагнитните и светлинните вълни. Херц също изучава разпространението на магнитни вълни в проводник и посочва метод за измерване на скоростта на тяхното разпространение.

Работата на Херц по електродинамика изигра огромна роля в развитието на науката и технологиите. Неговите трудове доведоха до появата на безжичната телеграфия, радиото и телевизията.

През 1888 г. Хайнрих Херц провежда експерименти върху разпространението на електромагнитни вълни, което дава експериментално потвърждение електромагнитна теориясветлина, създадена от Фарадей и Максуел. Според тази теория електромагнитните вълни са по същество напълно хомогенни на светлинните лъчи; те се подчиняват на същите закони на отражение, пречупване и т.н., като светлинните вълни, и се различават от последните само по тяхната дължина (или броя на вибрациите в секунда) . Експериментите на Херц са семето, от което впоследствие израства безжичният телеграф.

Няма много открития в историята на науката, с които се докосваме всеки ден. Но без това, което направи Хайнрих Херц, вече не е възможно да си представим съвременния живот, тъй като радиото и телевизията са необходима част от нашия живот и той направи откритие точно в тази област.

Хайнрих Рудолф Херц е роден на 22 февруари 1857 г. в семейството на адвокат. Момчето беше слабо и болнаво, но успешно преодоля необичайно тежките първи години от живота си и за радост на родителите си се изправи, стана здраво и жизнерадостно.

Всички вярваха, че той ще последва стъпките на баща си. И наистина, Хайнрих влезе в Хамбургското реално училище и щеше да учи право. Но след като започнаха часовете по физика в тяхното училище, интересите му се промениха драматично.

За щастие родителите не попречиха на момчето да търси призванието си и му позволиха да отиде в гимназията, след като завърши, получи право да влезе в университета. Получил диплома за зрелост. Херц заминава за Дрезден през 1875 г. и постъпва във висше техническо училище. Първоначално там му харесало, но постепенно младежът осъзнал, че кариерата на инженер не е за него.

На 1 ноември 1877 г. той изпраща писмо до родителите си, което включва следните думи: "Често си казвах, че е за предпочитане да бъда посредствен инженер, отколкото посредствен учен. И сега мисля, че Шилер е прав когато той каза: "Който е страхлив да рискува живота си, няма да успее." И тази прекомерна предпазливост от моя страна би била лудост от моя страна.

Затова Херц напуска училището и заминава за Мюнхен, където веднага е приет във втората година на университета. Годините, прекарани в Мюнхен, показаха, че университетските знания не са достатъчни; за независими научни изследвания беше необходимо да се намери учен, който да се съгласи да стане негов научен ръководител. Ето защо, след като завършва университета, Херц заминава за Берлин, където получава работа като асистент в лабораторията на най-големия немски физик от онова време Херман Хелмхолц.

Скоро Хелмхолц забеляза талантливия младеж и между тях се установиха добри отношения, които по-късно се превърнаха в близко приятелство и в същото време в научно сътрудничество. Под ръководството на Хелмхолц Херц защитава дисертацията си и става признат експерт в своята област.

Амбициозният учен беше изцяло погълнат от работата си по необходимата за висшистите докторска дисертация, която искаше да завърши възможно най-скоро. На 5 февруари 1880 г. Хайнрих Херц е удостоен със степен доктор на науките с рядък предикат в историята на Берлинския университет и дори сред такива строги професори като Кирхоф и Хелмхолц - с отличие. Дипломната му работа „За индукция във въртяща се топка“ е теоретична и той продължава да се занимава с теоретични изследвания във Физическия институт към университета.

По препоръка на своя учител Херц получава позицията на асистент в Кил през 1883 г., а шест години по-късно става професор по физика в Техническата гимназия в Карлсруе. Тук Херц разполага със собствена експериментална лаборатория, която му осигурява творческа свобода, възможност да прави това, което му е интересно и признато.

Херц осъзнава, че повече от всичко на света се интересува от електричеството, бързите електрически трептения, които той изучава по време на студентските си години. Именно в Карлсруе започва неговият най-плодотворен период. научна дейност, което за съжаление не продължи дълго.

До началото на изследванията на Херц електрическите вибрации са изследвани както теоретично, така и експериментално. Херц, с голямото си внимание към този въпрос, намери в кабинета по физика чифт индукционни намотки, предназначени за демонстрации на лекции. „Бях изумен“, пише той, „че за да се получат искри в една намотка, не е необходимо да се разреждат големи батерии през друга и освен това, че малки буркани на Leyden и дори разряди от малък индукционен апарат са достатъчни за това, ако само разрядът е проникнал през искрова междина.” . Докато експериментира с тези намотки, Херц стига до идеята за първия си експеримент.

Херц проектира генератор и приемник на електрически трептения, като изследва индуктивния ефект на осцилиращата верига на генератора върху осцилиращата верига на приемника при максимално разстояние между тях от три метра.

Ученият продължи изследванията във вълновата зона на своя вибратор, чието поле по-късно изчисли теоретично. В редица последващи работи той неопровержимо доказва съществуването на електромагнитни вълни, разпространяващи се с крайна скорост. „Резултатите от експериментите, които проведох върху бързи електрически трептения“, пише Херц в осмата си статия през 1888 г., „ми показаха, че теорията на Максуел има предимство пред всички други теории на електродинамиката.“

По този начин. В процеса на своите изследвания Херц окончателно и безусловно премина към гледната точка на Максуел, придаде удобна форма на своите уравнения и допълни теорията на Максуел с теорията за електромагнитното излъчване. Херц експериментално получава електромагнитните вълни, предвидени от теорията на Максуел, и показва тяхната идентичност с вълните на светлината.

През 1889 г. на 62-ия конгрес на немските естествоизпитатели и лекари Херц прочете доклад „За връзката между светлината и електричеството“. Тук той обобщава експериментите си със следните думи: "Всички тези експерименти са много прости по принцип, но въпреки това водят до най-важните последствия. Те унищожават всяка теория, която вярва, че електрическите сили прескачат пространството моментално. Те означават блестяща победа от теорията на Максуел... Колко малко вероятно изглеждаше нейният възглед за същността на светлината преди, сега е толкова трудно да не споделям това мнение.“ Експериментите на Херц предизвикаха огромен резонанс. Специално вниманиепривлечени от експериментите, описани в работата „За лъчите на електрическата сила“.

IN последните годиниПрез живота си Херц се премества в Бон, където ръководи и катедрата по физика в местния университет. Там той прави още едно голямо откритие. В работата си „За влиянието на ултравиолетовата светлина върху електрическия разряд“, представена в „Процедурите на Берлинската академия на науките“ на 9 юни 1887 г., Херц описва важно явление, което открива и по-късно е наречено фотоелектричен ефект.

Хайнрих Херц нямаше време да проучи подробно това явление, тъй като внезапно почина на 1 януари 1894 г. До последните дни от живота си ученият работи върху книгата „Принципи на механиката, изложени в нова връзка“. В него той се стреми да разбере собствените си открития и да очертае по-нататъшни начини за изследване на електрическите явления.

След преждевременната смърт на учения тази работа е завършена и подготвена за публикуване от Херман Хелмхолц. В предговора към книгата той нарича Херц най-талантливия от своите ученици и предрича, че неговите открития ще определят развитието на науката за много десетилетия напред.

Като SI единица херц (Hz)е установен в негова чест от Международната електротехническа комисия през 1930 г. за честота, съответстваща на един период на трептене в секунда.

Медал Хайнрих Херц(На немски: Heinrich Hertz IEEE) е създадена през 1987 г. „за изключителни постижения в областта на теорията или експеримента, получени с помощта на всякакви вълни“ и се присъжда ежегодно. Кратер, разположен на задна странаЛуни.

Наставникът на Хайнрих Херц веднъж нарече своя ученик „любимецът на боговете“. И това по принцип е разбираемо. В края на краищата почти всички посоки произтичат от произведенията на Херц съвременна физика. Той е един от основателите на електродинамиката. Но той направи нещо повече от наука. Пишеше поезия, беше отличен стругар... Уви, целият му живот беше затруднен от лошо здраве. Биографията на Хайнрих Херц ще бъде разказана на читателя в статията.

В семейство на еврейски финансисти

Един от основателите на електродинамиката е роден в края на зимата на 1857 г. в Хамбург. Хайнрих Рудолф Херц израства и е отгледан в еврейско семейство. Всичките му предци са били предимно финансисти и банкери. Те също приеха лутеранството навреме.

Прадядото на брилянтния физик по едно време успя да основе една от известните банки, която все още функционира.

Бащата на Херц работи като адвокат и след известно време става сенатор. Мама е израснала в семейството на военен лекар.

Освен малкия Хайнрих той имал и братя. Имайте предвид, че всички те са работили във финансовия сектор, като главата на семейството.

Отличен стругар

При раждането Хенри се оказа много слабо дете. И родителите му много се страхуваха за него, за живота му.

Хайнрих Рудолф Херц беше усърдно, послушно и любознателно момче. Имаше и феноменална памет. Учеше отлично и в класа се смяташе за ненадминат ученик по интелигентност.

Младият Хайнрих Херц също изучава арабски и физика с голям интерес. Обичаше да чете и най-вече предпочиташе произведенията на Данте и Омир. Всъщност самият той се опита да пише поезия.

След часовете, в неделя, започва да посещава т.нар. училище за изкуства и занаяти. Учителите му го научиха на основите на рисуването и струговането. Един от наставниците призна по едно време, че Херц би направил отличен специалист в това отношение. Между другото, тези умения му бяха повече от полезни, когато започна да проектира своите експериментални инсталации. Между другото, първите му физически инструменти са направени, докато е още в училище.

Родителите на Хенри, разбира се, се надяваха, че той ще последва стъпките на баща си. Те правилно вярваха, че юриспруденцията осигурява добри доходи и винаги е била на почит. А самият младеж се готвеше да стане адвокат.

Съдбоносно решение

Когато получава абитура, започва да учи в Дрезден и Мюнхен. Той продължаваше да бъде силно привлечен от технологиите. Хайнрих решава да стане инженер. В тези учебни заведения той успя да участва в изграждането на един от немските мостове.

През този период немският физик оценява скептично способностите си и отначало вярва, че изучаването на науката не е неговата съдба. Но тогава осъзна, че инженерната кариера също не го привлича.

Когато започва специализацията, Херц осъзнава, че страстта му към науката все още взема своето. Той не искаше да става тесен специалист и имаше голямо желание научна работа. Родителите приеха това тежко решение на сина си и го подкрепиха. През пролетта на 1978 г. младият Херц заминава за столицата на Германия, където става студент във физическия факултет на университета.

Първа изповед

В университета негов наставник е най-великият физик от онази епоха Фердинанд Хелмхолц. Нямаше как да не обърне внимание на този интелигентен млад мъж. Той предложи да реши доста труден проблем в областта на електродинамиката. В същото време той не се съмняваше, че талантливият студент не само ще се интересува от този въпрос, но и ще го реши успешно.

В онези дни електродинамиката всъщност все още беше неразбираема за всички. Учените са използвали много съмнителни теории в това отношение. И никой все още не е формирал ясна представа за физическата природа на магнитните и електрическите полета.

Хелмхолц даде на ученика си девет месеца да реши проблема. Херц винаги е предпочитал да прави наука в лаборатории и затова се е заел със задачата.

Младият учен показа качества на изследовател. Беше твърде трудолюбив и упорит. Освен това той притежаваше изкуството да експериментира. Той започва сам да произвежда и отстранява грешки в инструменти.

В резултат проблемът на Хелмхолц беше решен само за три месеца, а не за девет, както се очакваше преди. Наставникът не се заблуждаваше относно способностите на Хайнрих. Неговият ученик имаше напълно необичаен талант.

Херц е награден с награда за работата си.

Докторска дисертация

След студентските си ваканции, през лятото на 1879 г., Херц се опитва да проведе нова серия от експерименти. Всъщност те бяха продължение на предишните. По това време той започва да изучава индукцията във въртящи се тела. Той взе тази тема като дисертация за званието доктор на науките.

Хайнрих вярваше, че е в състояние да завърши работата си за няколко месеца, след което ще защити самия проект. Да припомним, че ученият все още е студент в Берлинския университет.

Талантливият физик работи с ентусиазъм и завършва изследванията си. Херц все пак успя да демонстрира отличното си владеене на експерименталната апаратура. Работата на струг със сигурност помогна в това отношение.

С една дума, защитава дисертация повече от успешно и става доктор. Имайте предвид, че за онези времена това беше рядко явление. Особено за ученик.

Започване на кариера като дипломиран

През 1880 г. Херц получава университетска диплома. Отначало, като професионален специалист, той помагаше на своя наставник и беше асистент.

Малко по-късно немският физик се премества в Калсруе, където става професор във Висшето техническо училище. Шест месеца по-късно той реши да се ожени. Съпругата му беше Елизабет Дол. Казват, че бракът е една от най-важните причини за края на периода на депресия, от която, както се оказва, е страдал. Оттук нататък нищо не го задържа и той се потопи с глава в науката.

Известни устройства на Hertz

В Карлсруе професор Херц имаше физическа лаборатория с оборудване на негово разположение. Сега той можеше да премине от гола теория към пълноценна практика. Именно тук той успя да проведе гениални експерименти, свързани с разпространението на електрическа сила, които бяха предложени от британския физик Максуел. Малцина разбираха какво предстои нова ерав науката - ерата на електричеството и магнетизма.

В края на 80-те години на 19 век ученият успява да проведе експериментите си. Те успяха да докажат реалността на електромагнитните вълни.

В един от лабораторните шкафове той видя две индукционни бобини и със завидна активност започна да експериментира с тях.

Разбира се, за онези години оборудването, което използваше, изглеждаше твърде елементарно. Но резултатите, които получи, бяха впечатляващи.

По време на експериментите той успява да създаде не само високочестотен генератор, но и приемник на тези вибрации (резонатор).

С една дума, той изобретил и проектирал добре познатия си излъчвател на електромагнитни вълни - вибраторът Hertz или радиопредавателят Hertz. Ученият не спря дотук. Създаден е и съответен радиоприемник Hertz.

Слава на учен

След завършване на експериментите той сподели резултатите в своя труд, озаглавен „За лъчите на електрическата сила“. Този опус е публикуван в края на 1888 г.

Учените бяха принудени да се съгласят, че съществуването на електромагнитни вълни вече е неопровержимо. Така 1888 г. е годината на откриването на електромагнитните вълни. И съответно Херц потвърди експериментално, че теорията на Максуел е абсолютно правилна.

Hertz беше истински триумф. През 1889г европейски държавиЗапочнаха да му връчват награди. Академиите на науките на различни страни го избират за свой член-кореспондент. У дома той е награден с престижен орден.

Въплъщение на идеите на Херц

Но все пак най-доброто доказателство за надеждността на теорията на Максуел изобщо не бяха експериментите, а практиката и прилагането на научни идеи.

И така, почти десетилетие след експериментите на Херц, електромагнитните вълни започват да се използват на практика.

Въпреки че самият учен не виждаше значението на откритите от него радиовълни. Той дори реши да напише писмо до членовете на Дрезденската търговска камара. Той предложи да се спрат изследванията на тези вълни. Той смята, че тази дейност, по думите му, е абсолютно безполезна.

Въпреки това, ако Херц не виждаше смисъл да използва вълни, тогава руският учен Александър Попов повече от оцени откритието на немския професор. Той успя да го използва за радиовръзка. Като цяло той става основател на съвременната радиофизика. И първите думи, които бяха предадени чрез първата безжична комуникация, бяха „Хайнрих Херц“. Това се случва през пролетта на 1896 г., когато самият Херц вече не е на света.

Последните години от живота на великия учен

След триумфа на Херц беше предложено да се премести в Бон. Там той щеше да ръководи катедрата по физика на университета. Той прие предложението и започна да живее там.

Един ден, докато експериментирал, той станал свидетел на появата на искри в неговия експериментален апарат. Тези резултати бяха откритието на напълно нов феномен. Наричаха го „фото ефект“.

Между другото, по-късно последовател на Херц, блестящият Алберт Айнщайн успя теоретично да обоснове това явление. За това му е дадена Нобелова награда. Това се случи през далечната 1921 г.

Смъртта на Хайнрих Рудолф Херц

Трудът на учения не остана ненаказан за него. И през 1892 г., след дълга мигрена, му е поставена ужасна диагноза. Той е диагностициран с отравяне на кръвта. Ослепя, после го заболяха зъбите, ушите и носът. Лекарите се опитаха да спасят брилянтния експериментатор. Претърпява редица операции, но всичко е напразно. В първия ден на 1894 г. го няма. Останалата незавършена работа е завършена и публикувана от ментора на Херц, Херман Хелмхолц.

Наследници

Елизабет Херц, съпругата на гения, никога не се омъжва повторно.

Дъщерите на изобретателя Матилда и Йоана също не разпознаха чара семеен живот. Херц нямаше наследници.

Когато Хитлер дойде на власт в страната, дъщерите и майката емигрират до бреговете на Мъгливия Албион.

Племенникът на Херц последва стъпките на известния си чичо. Учи и физика и дори става Нобелов лауреат. Той успя да създаде медицински сонограф. Всички съвременни ултразвукови апарати идват от това устройство.

Живот след смъртта

За увековечаване на паметта на гениалния физик е въведена нова единица за честота. Казва се "Херц".

През 1987 г. е учреден съответен медал. Всяка година се присъжда на студенти – теоретици и експериментатори.

Един от лунните кратери и телерадиокомуникационна кула в Германия са кръстени на Хайнрих Херц...