Heinrich Hertz: biografia, descobertas científicas. Henrique Hertz

Nasceu em 22 de fevereiro de 1857 no seio da família de um advogado, que mais tarde se tornou senador. Hertz tinha 14 anos quando o Império Alemão foi formado como resultado da vitoriosa Guerra Franco-Prussiana. Os fragmentados estados alemães uniram-se sob os auspícios da Prússia e criaram forças armadaso estado estatal, que duas vezes na história do século XX desencadeou guerra Mundial. Mas durante a era Hertz, a indústria, a ciência e a tecnologia desenvolveram-se intensamente na Alemanha unida. Na Universidade de Berlim, ele criou uma escola científica mundial sob sua liderança, construída na década de 70 do século XIX. Instituto de Física. Ao mesmo tempo, Werner Siemens (1816-1892) trabalhou intensamente na área de engenharia elétrica de alta corrente. A Siemens foi a organizadora das maiores empresas de engenharia elétrica Siemens e Halske, Siemens e Schunkert. Foi, juntamente com Helmholtz, um dos iniciadores da criação do Instituto de Física e Tecnologia, a mais alta instituição metrológica da Alemanha. Amigo e parente da Siemens, foi o primeiro presidente deste instituto.

Arroz. GR Hertz

A Hertz também se juntou a esses líderes da ciência e tecnologia alemãs. Depois de terminar o ensino médio em 1875, Hertz estudou primeiro em Dresden e depois na Escola Técnica Superior de Munique. Mas logo percebeu que sua vocação era a ciência e mudou-se para a Universidade de Berlim, onde estudou física sob a orientação de Helmholtz.

Hertz era o aluno favorito de Helmholtz, e foi ele quem foi encarregado de testar experimentalmente as conclusões teóricas de Maxwell. Hertz começou seus famosos experimentos quando era professor na Escola Técnica Superior de Karlsruhe e os completou em Bonn, onde foi professor de física experimental.

Hertz morreu em 1º de janeiro de 1894. Seu professor Helmholtz, que escreveu um obituário para seu aluno, morreu no mesmo ano, em 8 de setembro.

Helmholtz, em seu obituário, relembra o início da carreira científica de Hertz, quando propôs um tema para seu trabalho de estudante na área de eletrodinâmica, “estar confiante de que Hertz se interessaria por esta questão e a resolveria com sucesso”. Assim, Helmholtz apresentou Hertz ao campo no qual ele posteriormente teve que fazer descobertas fundamentais e se imortalizar. Caracterizando o estado da eletrodinâmica na época (verão de 1879), Helmholtz escreveu: “...O campo da eletrodinâmica se transformou em um deserto sem trilhas. Fatos baseados em observações e consequências de teorias muito duvidosas – tudo isso foi intercalado.” Observe que esta característica se referia a 1879, ano da morte de Maxwell. Hertz nasceu como cientista neste ano. Uma descrição nada lisonjeira da eletrodinâmica no final dos anos 70 e início dos anos 80 do século XIX. dado por Engels em 1882. Engels observa a “onipresença da eletricidade”, que se manifesta no estudo de uma ampla variedade deprocessos naturais, a sua crescente utilização na indústria e indica que, apesar disso, “é precisamente aquela forma de movimento, sobre cuja essência ainda existe a maior incerteza”. “No ensino... sobre eletricidade”, continua Engels, “temos diante de nós uma pilha caótica de experimentos antigos e não confiáveis, que não receberam nem confirmação final nem refutação final, uma espécie de peregrinação incerta no escuro, estudos e experimentos não relacionados. de muitos cientistas individuais atacando aleatoriamente uma área desconhecida, como uma horda de cavaleiros nômades”. Embora Engels se expresse de forma mais dura do que Helmholtz, suas características são basicamente as mesmas: “deserto sem estradas”, “vagando no escuro”. Mas Helmholtz não diz uma palavra sobre Maxwell, e Engels observa o “progresso decisivo” das teorias etéreas da eletricidade e “um sucesso indiscutível”, ou seja, a confirmação experimental de Boltzmann da lei de Maxwell n 2 = ε. “Assim”, resume Engels, “a teoria etérea de Maxwell foi especificamente confirmada experimentalmente”. Mas a confirmação decisiva ainda estava por vir.

Arroz. Experiência com vibradorG Erza

Entretanto, o jovem cientista nas suas obras “Uma tentativa de determinar o limite superior da energia cinética do fluxo de electricidade (1880), a sua dissertação de doutoramento “Sobre a indução em corpos rotativos” (março de 1880), “Sobre a relação das equações eletrodinâmicas de Maxwell para a eletrodinâmica oposta” (1884). Tive que percorrer o “deserto sem estradas”, tateandopontes entre teorias rivais. Em seu trabalho de 1884, Hertz mostra que a eletrodinâmica maxwelliana tem vantagens sobre a eletrodinâmica convencional, mas considera não comprovado que seja a única possível. Mais tarde, Hertz, entretanto, decidiu-se pela teoria do compromisso de Helmholtz. Helmholtz tirou de Maxwell e Faraday o reconhecimento do papel do meio nos processos eletromagnéticos, mas ao contrário de Maxwell, acreditava que a ação das correntes abertas deveria ser diferente da ação das correntes fechadas. A ação das correntes fechadas é derivada de ambas as teorias da mesma forma, enquanto para as correntes abertas, segundo Helmholtz, devem ser observadas consequências diferentes de ambas as teorias. “Para todos que conheciam a situação real da época”, escreveu Helmholtz, “estava claro que uma compreensão completa da teoria dos fenômenos eletromagnéticos só poderia ser alcançada através de um estudo preciso dos processos associados a essas correntes abertas instantâneas. ”

Arroz. Experiência de Hertz

Esta questão foi estudada no laboratório de Helmholtz por N. N. Schiller, que dedicou sua tese de doutorado a esta pesquisa, “Propriedades dielétricas das extremidades de correntes abertas em dielétricos” (1876). Schiller não descobriu diferença entre correntes fechadas e abertas, como deveria ter acontecido de acordo com a teoria de Maxwell. Mas, aparentemente, Helmholtz não ficou satisfeito com isso e sugeriu que Hertz começasse novamente a testar a teoria de Maxwell e assumisse a tarefa proposta em 1879 pela Academia de Ciências de Berlim: “demonstrar experimentalmente a presença de qualquer conexão entre as forças eletrodinâmicas e a polarização dielétrica de dielétricos.” Os cálculos de Hertz mostraram que o efeito esperado, mesmo nas condições mais favoráveis, seria muito pequeno, e ele “abandonou o desenvolvimento do problema”. Porém, a partir de então, ele não parou de pensar nas possíveis formas de resolvê-lo, e sua atenção “foi aguçada em relação a tudo o que se relaciona com vibrações elétricas”.

Na verdade, em baixas frequências o efeito da corrente de deslocamento, e esta é precisamente a principal diferença entre a teoria de Maxwell e a teoria da ação de longo alcance, é insignificante, e Hertz entendeu corretamente que oscilações elétricas de alta frequência são necessárias para resolver com sucesso o problema. problema. O que se sabia sobre essas flutuações?

Em 1842, o físico americano J. Henry, repetindo os experimentos de Savart em 1826, estabeleceu que a descarga de uma jarra de Leyden “não parece... ser uma única transferência de fluido elétrico de uma placa da jarra para outra” e que é necessário assumir “a existência de uma descarga principal em uma direção, e então algumas ações refletidas para frente e para trás,cada um dos quais é mais fraco, "sejaanterior, continuando até que o equilíbrio ocorra.”

Helmholtz, em seu livro de memórias “Sobre a Conservação da Força”, também afirma que a descarga da bateriaOs frascos de Leyden devem ser representados "nãocomo o simples movimento da eletricidade em umdireção, mas como seu movimento para frente e para trás entre ambas as placas, como oscilações que diminuem cada vez mais até que toda a sua força viva seja destruída pela soma das resistências.”

V. em 1853 investigou a descarga de um condutor de determinada capacidade através de um condutor de determinada forma e resistência. Aplicando a lei da conservação da energia ao processo de descarga, ele derivou a equação do processo de descarga na seguinte forma:

Onde q- a quantidade de eletricidade no condutor descarregado em este momento tempo t, COM- capacitância do condutor, Ʀ - resistência galvânica do pára-raios, A- “uma constante que pode ser chamada de capacitância eletrodinâmica do centelhador” e que agora chamamos de coeficiente de autoindutância ou indutância. , analisando a solução desta equação para várias raízes da equação característica, descobre que quando a quantidade

realmente importa

então a solução mostra “que o condutor principal perde sua carga, é carregado com uma quantidade menor de eletricidade de sinal oposto, é descarregado novamente, é novamente carregado com uma quantidade ainda menor de eletricidade de sinal oposto, é descarregado novamente, é novamente carregado com uma quantidade ainda menor de eletricidade do sinal original, e esse fenômeno se repete inúmeras vezes até que o equilíbrio seja estabelecido.” A frequência cíclica dessas oscilações amortecidas

ω = 2π/T = α’

Assim, o período de oscilação pode ser representado pela fórmula:

Em valores baixos de resistência obtemos a conhecida fórmula de Thomson:

Oscilações eletromagnéticas foram estudadas experimentalmente em Feddersnom (1852-1918), que examinou a imagem da descarga de faísca de uma jarra de Leyden em um espelho giratório. Ao fotografar essas imagens, Feddersen estabeleceu que “numa faísca elétrica existem correntes alternadamente opostas” e que o tempo de uma oscilação “aumenta na medida em que aumenta a raiz quadrada da superfície eletrificada”, ou seja, o período de oscilação é proporcional à raiz quadrada da capacitância, conforme segue da fórmula de Thomson. Não sem razão, ao republicar sua obra “Sobre Correntes Elétricas Transientes”, discutida acima, em 1882, forneceu-lhe uma nota datada de 11 de agosto de 1882: “A teoria da descarga elétrica oscilatória, discutida neste artigo de 1853, logo adquiri uma ilustração interessante no excelente estudo fotográfico de Feddersen sobre a faísca elétrica." Ele ainda ressalta que sua teoria “foi submetida a um estudo experimental muito importante e notavelmente executado no laboratório de Helmholtz em Berlim”, referindo-se ao trabalho de N. N. Schiller de 1874, “Alguns Estudos Experimentais de Oscilações Elétricas”. observa que, entre outros “resultados notáveis” desta pesquisa, “as capacitâncias indutivas (ou seja, constantes dielétricas) de certas substâncias isolantes sólidas foram determinadas a partir de medições dos períodos de oscilações observadas”.

Assim, no início da pesquisa de Hertz, as vibrações elétricas já haviam sido estudadas tanto teórica quanto experimentalmente. Hertz, com grande atenção a esta questão, enquanto trabalhava na Escola Técnica Superior de Karlsruhe, encontrou na sala de física um par de bobinas de indução destinadas a demonstrações de palestras. “Fiquei surpreso”, escreveu ele, “que para obter faíscas em um enrolamento não houvesse necessidade de descarregar baterias grandes através de outro e, além disso, que pequenos frascos de Leyden e até mesmo descargas de um pequeno aparelho de indução fossem suficientes para isso, mesmo que apenas a descarga penetrou no centelhador.” Ao fazer experiências com essas bobinas, Hertz teve a ideia de seu primeiro experimento.

Hertz descreveu a configuração experimental e os próprios experimentos em seu artigo “On Very Fast Electric Oscillations”, publicado em 1887. Hertz descreve aqui um método para gerar oscilações “cerca de cem vezes mais rápido do que as observadas por Feddersen”. “O período dessas oscilações”, escreve Hertz, “é determinadomedido, é claro, apenas com a ajuda da teoria, é medido em centésimos de milionésimos de segundo. Consequentemente, em termos de duração ocupam um lugar intermediário entre vibrações sonoras corpos pesados ​​e vibrações leves do éter." No entanto, não existem ondas eletromagnéticas com comprimento da ordem de 3 eu Hertz não fala neste trabalho. Tudo o que ele fez foi construir um gerador e um receptor de oscilações elétricas, estudando a ação indutiva do circuito oscilante do gerador sobre o circuito oscilante do receptor a uma distância máxima entre eles de 3 m.

O circuito oscilatório no experimento final consistia em condutores COM E COM', localizado a uma distância de 3 eu separados um do outro, conectados fio de cobre, no meio do qual havia um centelhador da bobina de indução. O receptor era um contorno retangular com lados de 80 cm e 120 cm, com centelhador em um dos lados curtos. O efeito indutivo do gerador no receptor foi detectado por uma faísca fraca nesta lacuna.

Então a Hertz fez um circuito receptor na forma de duas bolas com diâmetro de 10 cm, conectado por fio de cobre, no meio do qual havia um centelhador. Descrevendo os resultados do experimento, Hertz concluiu: “Acho que aqui pela primeira vez a interação de circuitos abertos retilíneos, que tem tal grande importância para a teoria." Na verdade, como sabemos, foram os circuitos abertos que tornaram possível escolher entre teorias concorrentes. Porém, Hertz nem neste primeiro trabalho nem nos três subsequentes. ele não fala sobre ondas eletromagnéticas maxwellianas, ele ainda não as vê. Ele ainda fala sobre a “interação” dos condutores e calcula essa interação usando a teoria da ação de longo alcance. Os condutores com os quais Hertz trabalha aqui estão incluídos na ciência chamada “vibra”.torus" e o "ressonador" de Hertz. Um condutor é chamado de ressonador porque é mais fortemente excitado por vibrações que ressoam com suas próprias vibrações.

No trabalho seguinte, “Sobre a influência da luz ultravioleta na descarga elétrica”, submetido aos “Proceedings of the Berlin Academy of Sciences” em 9 de junho de 1887, Hertz descreve um importante fenômeno que descobriu e mais tarde foi chamado de efeito fotoelétrico. . Esta notável descoberta foi feita devido à imperfeição do método Hertz de detecção de oscilações: as faíscas excitadas no receptor eram tão fracas que Hertz decidiu colocar o receptor em uma caixa escura para facilitar a observação. No entanto, descobriu-se que o comprimento máximo da faísca é significativamente menor do que em um circuito aberto. Removendo sucessivamente as paredes da caixa, Hertz percebeu que a parede voltada para a faísca do gerador tinha um efeito interferente. Tendo estudado cuidadosamente esse fenômeno, Hertz estabeleceu o motivo que facilita a descarga da faísca do receptor - o brilho ultravioleta da faísca do gerador. Assim, por puro acaso, como escreve o próprio Hertz, foi descoberto fato importante, o que não teve relação direta com o objetivo do estudo. Este facto atraiu imediatamente a atenção de vários investigadores, incluindo o professor da Universidade de Moscovo A. G. Stoletov, que estudou especialmente cuidadosamente o novo efeito, que chamou de “actinoelétrico”.

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Ao longo da história da ciência, muitas descobertas foram feitas. No entanto, existem apenas alguns deles que encontramos todos os dias. É impossível imaginar vida moderna e sem o que Hertz Heinrich Rudolf fez.

Este físico alemão tornou-se o fundador da dinâmica e provou ao mundo inteiro a existência de ondas eletromagnéticas. É graças à sua pesquisa que utilizamos a televisão e o rádio, que se consolidaram no dia a dia de cada pessoa.

Família

Heinrich Hertz nasceu em 22 de fevereiro de 1857. Seu pai, Gustav, era advogado de profissão, que mais tarde ascendeu ao posto de senador pela cidade de Hamburgo, onde morava a família. A mãe do menino é Betty Augusta. Ela era filha de um famoso fundador de um banco de Colônia. Vale dizer que esta instituição ainda funciona na Alemanha. Henry foi o primogênito de Betty e Gustav. Mais tarde, mais três meninos e uma menina apareceram na família.

Anos escolares

Quando criança, Heinrich Hertz era um menino fraco e doente. É por isso que ele não gostava de jogos ao ar livre e exercício físico. Mas Henry leu vários livros com grande entusiasmo e estudou línguas estrangeiras. Tudo isso contribuiu para o treinamento da memória. Existir Fatos interessantes biografias do futuro cientista, que indicam que o menino foi capaz de aprender árabe e sânscrito de forma independente.

Os pais acreditavam que o primogênito certamente se tornaria advogado, seguindo os passos do pai. O menino foi enviado para a Escola Real de Hamburgo. Lá ele deveria estudar Direito. Porém, em um dos níveis de estudo a escola passou a ministrar aulas de física. E a partir desse momento os interesses de Henry mudaram radicalmente. Felizmente, seus pais não insistiram em estudar Direito. Eles permitiram que o menino encontrasse sua vocação na vida e o transferiram para um ginásio. Nos finais de semana, Heinrich estudava em uma escola de artesanato. O menino passava muito tempo desenhando e estudando carpintaria. Ainda na escola, fez as primeiras tentativas de criar instrumentos e aparelhos para estudar fenômenos físicos. Tudo isso indicava que a criança buscava conhecimento.

Anos de estudante

Em 1875, Heinrich Hertz recebeu seu certificado de matrícula. Isso lhe deu o direito de entrar na universidade. Em 1875 foi para Dresden, onde se tornou aluno de uma escola técnica superior. No início, o jovem gostou de estudar nesta instituição. No entanto, Heinrich Hertz logo percebeu que a carreira de engenheiro não era sua vocação. O jovem abandonou a escola e foi para Munique, onde foi imediatamente aceito no segundo ano da universidade.

O caminho para a ciência

Quando estudante, Heinrich começou a se esforçar para atividades de pesquisa. Mas logo o jovem percebeu que o conhecimento recebido na universidade claramente não era suficiente para isso. Por isso, depois de receber o diploma, foi para Berlim. Aqui, na capital da Alemanha, Heinrich tornou-se estudante universitário e conseguiu emprego como assistente no laboratório de Hermann Helmholtz. Este proeminente físico da época notou o talentoso homem jovem. Logo se estabeleceu um bom relacionamento entre eles, que mais tarde se transformou não só em estreita amizade, mas também em cooperação científica.

Obtenção de um doutorado

Memória do grande cientista

Em 1892, Hertz sofreu uma forte enxaqueca, após a qual foi diagnosticado com uma infecção. O cientista foi operado diversas vezes, tentando se livrar da doença. No entanto, aos trinta e seis anos, Hertz Heinrich Rudolf morreu de envenenamento do sangue. Até o muito últimos dias o famoso físico estava trabalhando em seu trabalho “Princípios de Mecânica estabelecidos em uma nova conexão”. Neste livro, Hertz tentou compreender suas descobertas, delineando outras formas de estudar

Após a morte do cientista, este trabalho foi concluído e preparado para publicação por Hermann Helmholtz. No prefácio deste livro, ele destacou que Hertz era o mais talentoso de seus alunos e que suas descobertas determinariam posteriormente o desenvolvimento da ciência. Estas palavras tornaram-se proféticas. Os pesquisadores ficaram interessados ​​nas descobertas do cientista vários anos após sua morte. E no século 20, com base no trabalho de Hertz, quase todas as áreas que pertencem à física moderna começaram a se desenvolver.

Em 1925, o cientista recebeu o Prêmio Nobel pela descoberta das leis da colisão dos elétrons com o átomo. Foi recebido pelo sobrinho do grande físico Gustav Ludwig Hertz. Em 1930, a Comissão Eletrotécnica Internacional adotou um novo sistema de unidades de medida. Tornou-se Hertz (Hz). Esta é a frequência correspondente a um período de oscilação por segundo.

Em 1969, um memorial para eles foi erguido na Alemanha Oriental. G. Hertz. Em 1987, a Medalha IEEE Heinrich Hertz foi criada. Sua apresentação anual é feita para realizações excecionais no campo da experiência e da teoria usando quaisquer ondas. Até a cratera lunar, localizada atrás da borda leste do corpo celeste, recebeu o nome de Hertz.

Em 1896, o cientista Popov, inventor do rádio, transmitiu e recebeu o primeiro radiograma do mundo. Seu texto consistia em duas palavras “Heinrich Hertz”. Foi uma celebração do físico alemão que deu uma enorme contribuição à ciência ao provar experimentalmente a existência de ondas eletromagnéticas. Não há muitas descobertas na história da ciência com as quais entramos em contato todos os dias. Mas sem Heinrich Hertz mundo moderno pareceria completamente diferente porque tudo o que é concebido para a comunicação é baseado nas suas invenções.

Heinrich Rudolf Hertz nasceu em 22 de fevereiro de 1857 na família de um respeitável advogado. O menino cresceu fraco e doente, mas sobreviveu com sucesso aos difíceis primeiros anos de sua vida e cresceu alegre e saudável, para alegria de seus pais. Todos ao seu redor previram uma carreira incrível para ele se ele decidisse seguir os passos de seu pai. Heinrich iria fazer exatamente isso - ele entrou na Escola Real de Hamburgo e iria estudar jurisprudência. Mas seus interesses mudaram quando começou um curso de física na escola. Os pais não impediram o filho de fazer sua própria escolha e permitiram que ele passasse da faculdade para o ginásio, após o qual poderia ingressar na universidade.

Em 1875, Hertz foi para Dresden e ingressou em uma escola técnica superior. No início ele gostou da profissão de engenheiro, mas depois escreveu para sua mãe que era preferível para ele ser um cientista medíocre do que um engenheiro medíocre. Por isso, deixou a escola e foi para Munique, onde foi imediatamente aceito no segundo ano da universidade. Os anos passados ​​em Munique mostraram a Heinrich que o conhecimento universitário não era suficiente; era necessário um cientista que concordasse em se tornar seu supervisor científico. Por isso, depois de se formar na universidade, Hertz foi para Berlim e conseguiu emprego como assistente no laboratório do maior físico alemão da época, Hermann Helmholtz.

O venerável cientista chamou a atenção para o jovem talentoso, eles estabeleceram uma boa relação, o que resultou numa forte amizade e estreita cooperação científica. Sob a orientação de Helmholtz, Hertz defendeu com sucesso sua tese de doutorado sobre o tema “Sobre a indução em uma bola rotativa”. Em algum momento, Heinrich começou a duvidar que seus trabalhos teóricos publicados tivessem valor para ele como cientista. Ele ficou cada vez mais interessado em experimentos.

Sob o patrocínio de seu professor, Hertz recebeu o cargo de professor assistente em Kiel e seis anos depois tornou-se professor de física na Escola Técnica Superior de Karlsruhe. Lá, Hertz contava com um laboratório científico equipado para experimentos, o que lhe deu total liberdade criativa e a oportunidade de se dedicar às coisas que lhe interessavam.

Heinrich Hertz percebeu que, mais do que tudo no mundo, ele estava interessado em oscilações elétricas rápidas, que ele estudou desde cedo. anos de estudante. Foi em Karlsruhe que começou o período científico mais frutífero de Hertz, que, infelizmente, não durou muito.

Após seu relatório de 13 de dezembro de 1888 na Universidade de Berlim, Hertz tornou-se um cientista popular e respeitado, e as ondas eletromagnéticas começaram a ser chamadas de “raios Hertz” em todos os lugares. Em 1932, na URSS, e depois em 1933, em reunião da Comissão Eletrotécnica Internacional, foi adotada a unidade de frequência “hertz”, que foi então incluída em sistema internacional SI.

Em 1892, Hertz foi diagnosticado com uma infecção, foi operado várias vezes, mas não puderam salvá-lo, ele morreu aos 36 anos em Bonn. Ele foi enterrado no Cemitério Ohlsdorf. Sua esposa, Elizabeth Hertz, permaneceu viúva. O casal Hertz teve duas filhas - Joanna e Matilda. Depois que Hitler chegou ao poder, os três emigraram para a Inglaterra. Apesar de Hertz ser protestante e não se considerar judeu, os nazistas retiraram seu retrato do lugar de honra na Prefeitura de Hamburgo porque ele era “parcialmente de origem judaica”.

"Evening Moscow" relembrou as descobertas de Hertz, sem as quais o mundo moderno seria completamente diferente.

Experimentos com ondas eletromagnéticas

A teoria eletromagnética do físico inglês James Maxwell 25 não encontrou reconhecimento em mundo científico. A Hertz levou apenas 2 anos para confirmá-lo experimentalmente. Em seus experimentos, o cientista conseguiu reproduzir com ondas eletromagnéticas todos os fenômenos típicos de qualquer onda: a formação de uma “sombra” atrás de objetos altamente reflexivos (no caso, metal), refração em um grande prisma (feito de asfalto) , a formação de uma onda estacionária como resultado da superposição de uma onda incidente em uma folha de metal e uma onda refletida por esta folha. Ele não apenas provou a semelhança das ondas eletromagnéticas e de luz, mas também conseguiu medir seu comprimento.

Vibrador e ressonador Hertz

O físico inglês Maxwell provou teoricamente que ondas eletromagnéticas podem ser emitidas por partículas carregadas oscilantes, e quanto maior a frequência de oscilação, maior será a energia da onda resultante. Não foi difícil fazer oscilar partículas carregadas - você precisa conectar um capacitor e um indutor para obter um circuito oscilatório. Mas como podemos aumentar a frequência das oscilações de carga para que a energia das ondas emitidas aumente?

Hertz encontrou uma solução - ele afastou as placas do capacitor e reduziu a área das placas. Como resultado dessas manipulações, ele recebeu um circuito ou fio oscilatório aberto. Para aumentar ainda mais a frequência de oscilação dos elétrons dentro do fio, a Hertz reduzirá o número de voltas da bobina.

Mas agora era necessário fazer os elétrons oscilarem dentro do pedaço de fio resultante. Heinrich cortou o fio ao meio e conectou as pontas a uma fonte de alta tensão para que ocorressem faíscas elétricas entre os pedaços de fio.

Assim, a Hertz fabricou um vibrador (emissor) e um ressonador (receptor) de ondas eletromagnéticas. O vibrador Hertz se parece com duas hastes de cobre com esferas de latão presas nas extremidades mais próximas. A lacuna entre eles é a centelha. Uma corrente de alta tensão foi fornecida às hastes e, em determinado momento, uma faísca elétrica surgiu entre as esferas, tornando a resistência de seu entreferro tão pequena que surgiram oscilações eletromagnéticas de alta frequência no vibrador. Como o vibrador é um circuito oscilatório aberto, são emitidas ondas eletromagnéticas.

Para captar as ondas emitidas, a Hertz criou um ressonador - um anel de fio aberto, com as mesmas bolas de latão nas extremidades do “transmissor” e uma distância ajustável entre elas. Os dispositivos do cientista surpreendem pela simplicidade e aparente eficiência. Ao alterar o tamanho e a posição do ressonador, a Hertz ajustou-o à frequência de vibração do vibrador. Pequenas faíscas saltaram no ressonador no exato momento em que surgiram descargas entre as esferas do vibrador. As faíscas eram muito fracas, por isso tiveram que ser observadas no escuro.

Em 1888, após uma série de experimentos trabalhosos, Hertz provou experimentalmente a existência de ondas eletromagnéticas que se propagam no espaço, previstas por Maxwell.
Hertz foi a primeira pessoa a manipular conscientemente as ondas eletromagnéticas, mas não se propôs a estabelecer comunicações de rádio sem fio. No entanto, os experimentos de Heinrich, que ele descreveu detalhadamente em seus artigos científicos, interessaram físicos de todo o mundo. muitos cientistas começaram a procurar maneiras de melhorar o receptor e o ressonador das ondas eletromagnéticas. O ressonador Hertz não era um dispositivo muito sensível e só conseguia detectar ondas eletromagnéticas emitidas pelo vibrador dentro da sala. Mas no final, a descoberta do cientista levou à invenção do radiotelégrafo e depois do rádio.

Efeito de foto

Para ver melhor a faísca durante o experimento, a Hertz colocou o receptor em uma caixa escura. Ao mesmo tempo, ele notou que o comprimento da faísca ficou mais curto. Então Hertz conduziu uma série de experimentos nessa direção, em particular, estudou a dependência do comprimento da faísca no caso em que uma tela feita de vários materiais era colocada entre o transmissor e o receptor.

Hertz descobriu que as ondas eletromagnéticas passavam por alguns tipos de materiais e eram refletidas por outros, o que levou ao futuro desenvolvimento do radar. Além disso, o cientista notou que um capacitor carregado perde carga muito mais rápido quando suas placas são iluminadas com radiação ultravioleta. A nova descoberta da física foi chamada de efeito fotoelétrico, e a justificativa teórica para esse fenômeno foi dada por Albert Einstein, que recebeu um prêmio premio Nobel em 1921.

(Alemão: Heinrich Rudolf Hertz) - Físico alemão, um dos fundadores da eletrodinâmica. Ele provou experimentalmente a existência de ondas eletromagnéticas e estabeleceu a identidade das propriedades básicas das ondas eletromagnéticas e de luz. Deu às equações de Maxwell uma forma simétrica. Descobriu o efeito fotoelétrico externo. Ele construiu uma mecânica livre do conceito de força. Os experimentos de Hertz desempenharam um papel significativo no desenvolvimento da eletrodinâmica moderna.

Hertz confirmou as conclusões da teoria de Maxwell de que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no ar é igual à velocidade da luz e estabeleceu a identidade das propriedades básicas das ondas eletromagnéticas e de luz. Hertz também estudou a propagação de ondas magnéticas em um condutor e indicou um método para medir a velocidade de sua propagação.

O trabalho de Hertz em eletrodinâmica desempenhou um papel importante no desenvolvimento da ciência e da tecnologia. Suas obras levaram ao surgimento da telegrafia sem fio, do rádio e da televisão.

Em 1888, Heinrich Hertz realizou experimentos sobre a propagação de ondas eletromagnéticas, que deram a confirmação experimental teoria eletromagnética luz criada por Faraday e Maxwell. De acordo com esta teoria, as ondas eletromagnéticas são essencialmente completamente homogêneas aos raios de luz, obedecem às mesmas leis de reflexão, refração, etc., que as ondas de luz, e diferem destas últimas apenas em seu comprimento (ou no número de vibrações por segundo). . Os experimentos de Hertz foram a semente a partir da qual o telégrafo sem fio cresceu posteriormente.

Não há muitas descobertas na história da ciência com as quais entramos em contato todos os dias. Mas sem o que Heinrich Hertz fez, não é mais possível imaginar a vida moderna, pois o rádio e a televisão são uma parte necessária da nossa vida, e ele fez uma descoberta justamente nesta área.

Heinrich Rudolf Hertz nasceu em 22 de fevereiro de 1857 na família de um advogado. O menino estava fraco e doente, mas superou com sucesso os primeiros anos extraordinariamente difíceis de sua vida e, para alegria de seus pais, se endireitou, tornou-se saudável e alegre.

Todos acreditavam que ele seguiria os passos do pai. Na verdade, Heinrich ingressou na Escola Real de Hamburgo e ia estudar jurisprudência. No entanto, depois que as aulas de física começaram na escola, seus interesses mudaram drasticamente.

Felizmente, os pais não impediram o menino de buscar sua vocação e permitiram que ele frequentasse o ginásio, após a formatura, onde recebeu o direito de ingressar na universidade. Tendo recebido um certificado de matrícula. Hertz foi para Dresden em 1875 e ingressou em uma escola técnica superior. No começo ele gostou de lá, mas aos poucos o jovem percebeu que a carreira de engenheiro não era para ele.

Em 1º de novembro de 1877, ele enviou uma carta aos pais, que continha as seguintes palavras: “Eu costumava dizer a mim mesmo que era preferível para mim ser um engenheiro medíocre do que ser um cientista medíocre. E agora acho que Schiller está certo. quando disse: “Quem for covarde em arriscar a vida não conseguirá”. E essa cautela excessiva de minha parte seria uma loucura de minha parte”.

Portanto, Hertz deixou a escola e foi para Munique, onde foi aceito imediatamente no segundo ano da universidade. Os anos passados ​​em Munique mostraram que o conhecimento universitário não é suficiente; para estudos científicos independentes, era necessário encontrar um cientista que concordasse em se tornar seu supervisor científico. Por isso, depois de se formar na universidade, Hertz foi para Berlim, onde conseguiu emprego como assistente no laboratório do maior físico alemão da época, Hermann Helmholtz.

Helmholtz logo notou o jovem talentoso, e um bom relacionamento se estabeleceu entre eles, que mais tarde se transformou em estreita amizade e ao mesmo tempo em cooperação científica. Sob a orientação de Helmholtz, Hertz defendeu sua dissertação e tornou-se um especialista reconhecido em sua área.

O aspirante a cientista estava completamente absorto no trabalho da tese de doutorado exigida aos graduados universitários, que desejava concluir o mais rápido possível. Em 5 de fevereiro de 1880, Heinrich Hertz foi coroado com o grau de Doutor em Ciências com um predicado raro na história da Universidade de Berlim, e mesmo entre professores rigorosos como Kirchhoff e Helmholtz - com honras. Seu trabalho de diploma “Sobre a indução em uma bola rotativa” era teórico, e ele continuou a se envolver em pesquisas teóricas no Instituto de Física da universidade.

Por recomendação de seu professor, Hertz recebeu o cargo de professor assistente em Kiel em 1883, e seis anos depois tornou-se professor de física na Escola Técnica Superior de Karlsruhe. Aqui Hertz teve seu próprio laboratório experimental, o que lhe proporcionou liberdade criativa, oportunidade de fazer aquilo que lhe interessava e era reconhecido.

Hertz percebeu que mais do que tudo no mundo ele estava interessado em eletricidade, oscilações elétricas rápidas, que estudou durante seus anos de estudante. Foi em Karlsruhe que começou o seu período mais frutífero. atividade científica, que, infelizmente, não durou muito.

No início da pesquisa de Hertz, as vibrações elétricas já haviam sido estudadas tanto teórica quanto experimentalmente. Hertz, com sua grande atenção a esta questão, encontrou na sala de física um par de bobinas de indução destinadas a demonstrações em palestras. “Fiquei surpreso”, escreveu ele, “que para obter faíscas em um enrolamento não houvesse necessidade de descarregar baterias grandes através de outro e, além disso, que pequenos frascos de Leyden e até mesmo descargas de um pequeno aparelho de indução fossem suficientes para isso, mesmo que apenas a descarga penetrou no centelhador. Ao fazer experiências com essas bobinas, Hertz teve a ideia de seu primeiro experimento.

Hertz projetou um gerador e receptor de oscilações elétricas estudando o efeito indutivo do circuito oscilante do gerador no circuito oscilante do receptor a uma distância máxima entre eles de três metros.

O cientista continuou pesquisando na zona de onda de seu vibrador, cujo campo mais tarde calculou teoricamente. Em vários trabalhos subsequentes, ele provou de forma irrefutável a existência de ondas eletromagnéticas que se propagam a uma velocidade finita. “Os resultados dos experimentos que realizei sobre oscilações elétricas rápidas”, escreveu Hertz em seu oitavo artigo em 1888, “mostraram-me que a teoria de Maxwell tem uma vantagem sobre todas as outras teorias da eletrodinâmica”.

Por isso. No processo de sua pesquisa, Hertz finalmente e incondicionalmente mudou para o ponto de vista de Maxwell, deu uma forma conveniente às suas equações e complementou a teoria de Maxwell com a teoria da radiação eletromagnética. Hertz obteve experimentalmente as ondas eletromagnéticas previstas pela teoria de Maxwell e mostrou sua identidade com as ondas de luz.

Em 1889, no 62º Congresso de Naturalistas e Médicos Alemães, Hertz leu um relatório “Sobre a relação entre luz e eletricidade”. Aqui ele resume seus experimentos nas seguintes palavras: “Todos esses experimentos são muito simples em princípio, mas, mesmo assim, acarretam as consequências mais importantes. Eles destroem qualquer teoria que acredite que as forças elétricas saltam sobre o espaço instantaneamente. da teoria de Maxwell... Quão improvável parecia anteriormente sua visão da essência da luz, agora é tão difícil não compartilhar essa visão.” Os experimentos de Hertz causaram uma enorme ressonância. Atenção especial atraído pelos experimentos descritos na obra “Sobre os Raios de Força Elétrica”.

EM últimos anos Durante sua vida, Hertz mudou-se para Bonn, onde também chefiou o departamento de física da universidade local. Lá ele fez outra grande descoberta. Em seu trabalho “Sobre a influência da luz ultravioleta na descarga elétrica”, submetido aos “Proceedings of the Berlin Academy of Sciences” em 9 de junho de 1887, Hertz descreve um importante fenômeno que descobriu e que mais tarde foi chamado de efeito fotoelétrico.

Heinrich Hertz não teve tempo de estudar detalhadamente esse fenômeno, pois morreu repentinamente em 1º de janeiro de 1894. Até os últimos dias de sua vida, o cientista trabalhou no livro “Princípios de Mecânica estabelecidos em uma nova conexão”. Nele, ele procurou compreender suas próprias descobertas e delinear outras formas de estudar os fenômenos elétricos.

Após a morte prematura do cientista, este trabalho foi concluído e preparado para publicação por Hermann Helmholtz. No prefácio do livro, ele chamou Hertz de o mais talentoso de seus alunos e previu que suas descobertas determinariam o desenvolvimento da ciência por muitas décadas.

Como unidade SI Hertz (Hz) foi estabelecido em sua homenagem pela Comissão Eletrotécnica Internacional em 1930 para uma frequência correspondente a um período de oscilação por segundo.

Medalha Heinrich Hertz(Alemão: Heinrich Hertz IEEE) foi criado em 1987 “por realizações notáveis ​​no campo da teoria ou experimento obtido usando quaisquer ondas” e é concedido anualmente. Uma cratera localizada no verso Luas.

O mentor de Heinrich Hertz certa vez chamou seu aluno de “o favorito dos deuses”. E isso, em princípio, é compreensível. Afinal, quase todas as direções surgiram das obras da Hertz física moderna. Ele foi um dos fundadores da eletrodinâmica. Mas ele fez mais do que apenas ciência. Ele escreveu poesia, foi um excelente torneiro... Infelizmente, toda a sua vida foi prejudicada por problemas de saúde. A biografia de Heinrich Hertz será contada ao leitor no artigo.

Em uma família de financistas judeus

Um dos fundadores da eletrodinâmica nasceu no final do inverno de 1857 em Hamburgo. Heinrich Rudolf Hertz cresceu e foi criado em uma família judia. Todos os seus ancestrais foram principalmente financistas e banqueiros. Eles também aceitaram o luteranismo na hora certa.

O bisavô do brilhante físico conseguiu fundar um dos famosos bancos, que ainda funciona.

O pai de Hertz trabalhava como advogado e depois de um tempo tornou-se senador. Mamãe cresceu na família de um médico do exército.

Além do pequeno Heinrich, ele também tinha irmãos. Observe que todos trabalharam no setor financeiro, como chefe de família.

Excelente torneiro

Ao nascer, Heinrich revelou-se uma criança muito fraca. E seus pais tinham muito medo por ele, por sua vida.

Heinrich Rudolf Hertz era um menino diligente, obediente e curioso. Ele também tinha uma memória fenomenal. Ele estudou com excelência e na aula foi considerado um aluno insuperável em inteligência.

O jovem Heinrich Hertz também estudou árabe e física com grande interesse. Gostava de ler e, acima de tudo, preferia as obras de Dante e Homero. Na verdade, ele próprio tentou escrever poesia.

Depois das aulas, aos domingos, passou a frequentar os chamados. escola de artes e ofícios. Seus professores lhe ensinaram o básico de desenho e torneamento. Um dos mentores admitiu certa vez que Hertz teria sido um excelente especialista nesse aspecto. Aliás, essas habilidades foram mais do que úteis para ele quando começou a projetar suas instalações experimentais. Aliás, seus primeiros instrumentos físicos foram feitos enquanto ele ainda estava na escola.

Os pais de Henry, é claro, esperavam que ele seguisse os passos do pai. Eles acreditavam, com razão, que a jurisprudência proporcionava uma boa renda e sempre era uma honra. E o próprio jovem se preparava para ser advogado.

Decisão fatídica

Quando recebeu seu Abitur, começou a estudar em Dresden e Munique. Ele continuou fortemente atraído pela tecnologia. Heinrich decidiu se tornar engenheiro. Nestas instituições de ensino pôde participar na construção de uma das pontes alemãs.

Nesse período, o físico alemão avaliou suas habilidades com ceticismo e a princípio acreditou que estudar ciências não era seu destino. Mas então ele percebeu que a carreira de engenheiro também não o atraía.

Quando a especialização começou, Hertz percebeu que sua paixão pela ciência ainda cobrava seu preço. Ele não queria se tornar um especialista restrito e estava ansioso para trabalho científico. Os pais aceitaram esta difícil decisão do filho e o apoiaram. Na primavera de 1978, o jovem Hertz foi para a capital da Alemanha, onde se tornou aluno do departamento de física da universidade.

Primeira confissão

Na universidade, seu mentor foi o maior físico da época, Ferdinand Helmholtz. Ele não pôde deixar de prestar atenção neste jovem inteligente. Ele sugeriu que resolvesse um problema bastante difícil no campo da eletrodinâmica. Ao mesmo tempo, ele não tinha dúvidas de que o aluno talentoso não só estaria interessado nesta questão, mas também a resolveria com sucesso.

Naquela época, a eletrodinâmica, na verdade, ainda era incompreensível para todos. Os cientistas usaram teorias muito duvidosas a esse respeito. E ninguém ainda teve uma ideia clara da natureza física dos campos magnéticos e elétricos.

Helmholtz deu ao seu aluno nove meses para resolver o problema. Hertz sempre preferiu fazer ciência em laboratórios e, portanto, assumiu a tarefa que tinha em mãos.

O jovem cientista mostrou as qualidades de caráter de um pesquisador. Ele era muito trabalhador e persistente. Além disso, ele possuía a arte da experimentação. Ele começou a fabricar e depurar instrumentos sozinho.

Como resultado, o problema de Helmholtz foi resolvido em apenas três meses, e não em nove, como se esperava anteriormente. O mentor não se enganou quanto às habilidades de Heinrich. Seu aluno tinha um talento completamente incomum.

Hertz recebeu um prêmio por seu trabalho.

Dissertação de doutorado

Após as férias estudantis, no verão de 1879, Hertz tentou conduzir uma nova série de experimentos. Na verdade, eles foram uma continuação dos anteriores. Nessa época, começou a estudar a indução em corpos em rotação. Ele tomou este tópico como uma dissertação para o título de Doutor em Ciências.

Heinrich acreditava que conseguiria concluir seu trabalho em alguns meses, após os quais defenderia o projeto em si. Lembremos que o cientista ainda era estudante da Universidade de Berlim.

O talentoso físico trabalhou com entusiasmo e concluiu sua pesquisa. Hertz ainda conseguiu demonstrar seu excelente domínio do aparato experimental. Trabalhar em um torno certamente ajudou nesse sentido.

Em suma, defendeu sua dissertação com mais do que sucesso e tornou-se médico. Observe que naquela época isso era uma ocorrência rara. Especialmente para um estudante.

Iniciando uma carreira como graduado

Em 1880, Hertz recebeu um diploma universitário. No início, como especialista profissional, ajudou seu mentor e foi assistente.

Pouco depois, o físico alemão mudou-se para Kalsruhe, onde se tornou professor da Escola Técnica Superior. Seis meses depois ele decidiu se casar. Sua esposa era Elizabeth Doll. Dizem que o casamento foi um dos motivos mais importantes para o fim do período de depressão que, ao que parece, sofreu. De agora em diante, nada o impediu e ele mergulhou de cabeça na ciência.

Dispositivos Hertz famosos

Em Karlsruhe, o professor Hertz tinha à sua disposição um laboratório físico com equipamentos. Agora ele poderia passar da teoria pura para a prática plena. Foi aqui que ele conseguiu realizar experimentos engenhosos relacionados à propagação da força elétrica, propostos pelo físico britânico Maxwell. Apenas alguns entenderam o que estava por vir nova era na ciência - a era da eletricidade e do magnetismo.

No final da década de 80 do século XIX, o cientista conseguiu realizar seus experimentos. Eles foram capazes de provar a realidade das ondas eletromagnéticas.

Em um dos gabinetes do laboratório ele viu duas bobinas de indução e com atividade invejável começou a fazer experiências com elas.

É claro que, naqueles anos, o equipamento que ele usava parecia muito elementar. Mas os resultados que obteve foram impressionantes.

Durante os experimentos, ele conseguiu criar não apenas um gerador de alta frequência, mas também um receptor dessas vibrações (ressonador).

Em uma palavra, ele inventou e projetou seu conhecido emissor de ondas eletromagnéticas - o vibrador Hertz ou transmissor de rádio Hertz. O cientista não parou por aí. Um receptor de rádio Hertz correspondente também foi criado.

Glória de um cientista

Após a conclusão dos experimentos, ele compartilhou os resultados em seu trabalho intitulado “Sobre os Raios da Força Elétrica”. Esta obra foi publicada no final de 1888.

Os cientistas foram forçados a concordar que a existência de ondas eletromagnéticas era agora irrefutável. Assim, 1888 foi o ano da descoberta das ondas eletromagnéticas. E, consequentemente, Hertz confirmou experimentalmente que a teoria de Maxwell estava absolutamente correta.

Hertz foi um verdadeiro triunfo. Em 1889 países europeus Eles começaram a presenteá-lo com prêmios. As academias de ciências de diversos países o elegeram como membro correspondente. Em casa, ele recebeu uma encomenda de prestígio.

A personificação das ideias de Hertz

Mesmo assim, a melhor prova da confiabilidade da teoria de Maxwell não foram os experimentos, mas a prática e implementação de ideias científicas.

Assim, quase uma década após os experimentos de Hertz, as ondas eletromagnéticas começaram a ser utilizadas na prática.

Embora o próprio cientista não tenha percebido o significado das ondas de rádio que descobriu. Ele até decidiu escrever uma carta aos membros da Câmara de Comércio de Dresden. Ele sugeriu interromper a pesquisa sobre essas ondas. Ele acreditava que essa atividade, em suas palavras, era absolutamente inútil.

No entanto, se Hertz não via sentido em usar ondas, então o cientista russo Alexander Popov apreciou mais do que a descoberta do professor alemão. Ele conseguiu usá-lo para comunicação por rádio. Em geral, ele se tornou o fundador da radiofísica moderna. E as primeiras palavras transmitidas pela primeira comunicação sem fio foram “Heinrich Hertz”. Isso aconteceu na primavera de 1896, quando o próprio Hertz não estava mais no mundo.

Os últimos anos da vida do grande cientista

Após o triunfo, a Hertz foi convidada a se mudar para Bonn. Lá ele chefiaria o departamento de física da universidade. Ele aceitou a oferta e começou a morar lá.

Um dia, enquanto fazia experiências, ele testemunhou faíscas surgindo em seu aparato experimental. Esses resultados foram a descoberta de um fenômeno completamente novo. Foi chamado de “efeito fotográfico”.

Aliás, mais tarde seguidor de Hertz, o brilhante Albert Einstein conseguiu fundamentar teoricamente esse fenômeno. Por isso ele recebeu o Prêmio Nobel. Isso aconteceu em 1921.

Morte de Heinrich Rudolf Hertz

O trabalho árduo do cientista não ficou impune para ele. E em 1892, após uma longa enxaqueca, recebeu um diagnóstico terrível. Ele foi diagnosticado com envenenamento do sangue. Ele ficou cego, então seus dentes, orelhas e nariz começaram a doer. Os médicos tentaram salvar o brilhante experimentador. Ele passou por várias operações, mas tudo foi em vão. No primeiro dia de 1894 ele faleceu. O trabalho inacabado restante foi concluído e publicado pelo mentor de Hertz, Hermann Helmholtz.

Herdeiros

Elizabeth Hertz, a esposa do gênio, nunca se casou novamente.

As filhas do inventor, Matilda e Joanna, também não reconheceram o encanto vida familiar. Hertz não tinha herdeiros.

Quando Hitler chegou ao poder no país, as filhas e a mãe emigraram para a costa de Foggy Albion.

O sobrinho de Hertz seguiu os passos de seu famoso tio. Ele também estudou física e até se tornou Prêmio Nobel. Ele foi capaz de criar uma ultrassonografia médica. Todas as máquinas modernas de ultrassom vieram deste dispositivo.

Vida após a morte

Para perpetuar a memória do brilhante físico, foi introduzida uma nova unidade de frequência. Chama-se "Hertz".

Em 1987, foi instituída uma medalha correspondente. Todos os anos é concedido a estudantes - teóricos e experimentadores.

Uma das crateras lunares e uma torre de teleradiocomunicações na Alemanha têm o nome de Heinrich Hertz...