Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Герц, Генріх Рудольф


Heinrich Hertz.jpg

План:


Введення

Генріх Рудольф Герц ( ньому. Heinrich Rudolf Hertz ; 22 лютого 1857, Гамбург - 1 січня 1894, Бонн) - німецький фізик.

Закінчив Берлінський університет, де його вчителями були Герман фон Гельмгольц і Густав Кірхгоф. З 1885 по 1889 рр.. був професором фізики Університету в Карлсруе. З 1889 року - професор фізики університету в Бонні.

Основне досягнення - експериментальне підтвердження електромагнітної теорії світла Джеймса Максвелла. Герц довів існування електромагнітних хвиль. Він докладно досліджував відображення, інтерференцію, дифракцію і поляризацію електромагнітних хвиль, довів що швидкість їх поширення збігається зі швидкістю поширення світла, і що світло являє собою не що інше як різновид електромагнітних хвиль. Він побудував електродинаміку рухомих тіл, виходячи з гіпотези про те, що ефір захоплюється рухомими тілами. Проте його електродинаміка опинилася в суперечності з досвідом і пізніше поступилася місцем електронної теорії Хендріка Лоренца. Результати, отримані Герцем, лягли в основу розвитку радіо.

У 1886-87 рр.. Герц вперше спостерігав і дав опис зовнішнього фотоефекту. Герц розробляв теорію резонансного контуру, вивчав властивості катодних променів, досліджував вплив ультрафіолетових променів на електричний розряд. У ряді робіт з механіки дав теорію удару пружних куль, розрахував час зіткнення і т. д. У книзі "Принципи механіки" (1894) дав висновок загальних теорем механіки та її математичного апарату, виходячи з єдиного принципу (принцип Герца).

Іменем Герца з 1933 називається одиниця вимірювання частоти Герц, яка входить в міжнародну метричну систему одиниць СІ.


1. Біографія

1.1. Ранні роки

Генріх Рудольф Герц народився 22 лютого 1857 року в Гамбурзі, у процвітаючій та культурної ганзейської сім'ї.

Його батько, адвокат і в 1887-1904 роках сенатор Густав Фердинанд Герц (1827-1914), народився під ім'ям Давид Густав Герц у вельми заможної єврейської сім'ї. Його батько - Давид Густав Герц, згодом Генріх Герц Давид (1797-1862) - був процвітаючим комерсантом і членом міської ради Гамбурга в 1860-1862 роках; [1] мати - Бетті серпні Оппенгейм (1802-1872), [2] [3 ] була дочкою великого банкіра Соломона Оппенгейма (1772-1828) з Кельна, [4] засновника нині діючого банку Sal. Oppenheim. [5] [6] [7] І дід і батько Генріха Герца взяли лютеранство. [8]

Мати Генріха Герца, уроджена Ганна Елізабет Пфефферкорн (1835-1910), була дочкою армійського лікаря з Франкфурта-на-Майні Йоханнеса Пфефферкорна (1793-1850) і Сузанни Гадройтер (1797-1872). У Генріха було три молодших брата і сестра.

Під час навчання в гімназії при університеті Гамбурга Генріх Герц виявив здібності до наук, а також до мов, вивчивши арабський і санскрит. Він вивчав науку і техніку в Дрездені, Мюнхені та Берліні, де був студентом Кірхгофа і Гельмгольца. У 1880 році Герц отримав ступінь доктора філософії в Берлінському університеті, і залишився на післядокторському навчання під керівництвом Гельмгольца. У 1883 році він займає посаду лектора теоретичної фізики в Університеті Кіля, а в 1885 році Герц став повним професором в Університеті Карлсруе, де він і зробив своє наукове відкриття про існування електромагнітних хвиль.


1.2. Метеорологія

У Герца завжди був глибокий інтерес до метеорології, ймовірно, придбаний в результаті його контактів з Вільгельмом фон Бецольда (він був професором Герца з лабораторного курсу в Мюнхенському політехнікумі влітку 1878). Герц, однак, не зробив особливого внеску у цю область, за винятком деяких ранніх статей в якості асистента Гельмгольца в Берліні. Сюди входить дослідження випаровування рідин, розробка нового виду гігрометра, а також розробка графічних засобів для визначення властивостей вологого повітря, підданого адіабатичним змін.


1.3. Механіка контактної взаємодії

У 1881-1882 Герц опублікував дві статті з тематики, яка пізніше стала називатися механікою контактної взаємодії. Хоча Герц знаменитий за свій внесок в електродинаміку (про що мова нижче), однак ці дві статті теж не залишилися непоміченими. Вони стали джерелом важливих ідей, і більшість статей, в яких розглядається фундаментальна природа контакту, на них посилаються. Жозеф Буссінеска зробив кілька важливих критичних зауважень по роботах Герца, визнаючи при цьому їх величезну важливість.

У цих роботах Герц розглядає поведінку під навантаженням двох осесиметричних об'єктів, що знаходяться в контакті. Отримані результати грунтуються на класичній теорії пружності і механіці суцільних середовищ. Найістотнішим недоліком його теорії було нехтування адгезією будь-якої природи між двома твердими тілами, яка виявляється важлива, коли ці тіла починають вести себе пружно. У ті часи було цілком природно знехтувати нею, бо тоді не було ніяких експериментальних методів її дослідження.

Для обгрунтування своєї теорії Герц досліджував поведінку еліптичних кілець Ньютона, що утворюються при розміщенні скляної сфери на лінзі. Він вважав, що тиск, який чиниться сферою на лінзу, викличе зміну кілець Ньютона. Він знову використав кільця Ньютона, коли перевіряв свою теорію в експериментах по обчисленню зсуву, яке викликає сфера в лінзі. К. Л. Джонсон, К. Кендал і А. Д. Робертс (JKR - за першими літерами прізвищ) взяли цю теорію за основу при обчисленні теоретичного зсуву або глибини вдавлювання при наявності адгезії в їх значимої статті "Поверхнева енергія і контакт пружних твердих частинок ", виданої в 1971 в працях Королівського Товариства. Теорія Герца випливає з їх формулювання, за умови, якщо адгезія матеріалів дорівнює нулю. Подібно до цієї теорії, але на основі інших припущень, в 1975 Б. В. Держагуін, В. М. Мюллер і Ю. П. Топоров розробили іншу теорію, яка серед дослідників відома як теорія DMT, і з якої також випливає формулювання Герца за умови нульової адгезії. Теорія DMT надалі була кілька разів переглянута перш, ніж вона була прийнята як ще одна теорія контактної взаємодії на додаток до теорії JKR. Обидві теорії, як DMT так і JKR, є основою механіки контактної взаємодії, на яких базуються всі моделі контактного переходу, і які використовуються в розрахунках наносдвігов і електронної мікроскопії. Так дослідження Герца в дні його роботи лектором, які він сам з його тверезої самооцінкою вважав тривіальними, ще до його великих праць з електромагнетизму, потрапили в століття нанотехнологій.


1.4. Дослідження електромагнітних хвиль

З 1885 по 1889 роки Герц працював професором фізики технічного університету в Карлсруе. Саме в ці роки він провів свої знамениті досліди з розповсюдження електричної сили, які довели реальність електромагнітних хвиль. Апаратура, якою користувався Герц, може здатися тепер більш ніж простий, але тим замечательнее отримані ним результати. Джерелами електромагнітного випромінювання у нього були іскри в розрядниках. Електромагнітні хвилі від розрядників викликали іскрові розряди між кульками в "приймачах" - розташованих в декількох метрах контурах, налаштованих в резонанс. Герцу вдалося не тільки виявити хвилі, в тому числі, і стоячі, а й досліджувати швидкість їх поширення, відображення, заломлення і навіть поляризацію. Все це дуже нагадувало оптику, з тим тільки (досить істотним!) Відмінністю, що довжини хвиль були майже в мільярд разів більше.

Експериментальний апарат Герца в 1887 році.

Радіопередавач Герца на основі котушки Румкорфа (з ударним збудженням коливального контуру ключовим переривником).
Постійний струм від DC, проходячи через котушку намагнічує її залізний сердечник, він притягує рухомий контакт і ланцюг розривається, коли магнітне поле зникає контакт замикається знову. [9] Для проведення дослідів Герц придумав і сконструював свій знаменитий випромінювач електромагнітних хвиль, названий згодом " вібратором Герца ". Вібратор був два мідні прутка з насадженими на кінцях латунними кульками і по одній великій цинковій сфері або квадратній пластині, що грає роль конденсатора. Між кульками залишався зазор - іскровий проміжок. До мідним стрижнях були прикріплені кінці вторинної обмотки котушки Румкорфа - перетворювача постійного струму низької напруги в змінний струм високої напруги. При імпульсах змінного струму між кульками проскакували іскри і в навколишній простір випромінювалися електромагнітні хвилі. Переміщенням сфер або пластин уздовж стрижнів регулювалися індуктивність і ємність ланцюга, що визначають довжину хвилі.

Радіоприймач Герца (іскровий).
Щоб уловлювати випромінювані хвилі, Герц придумав простий резонатор - дротяне незамкнуте кільце або прямокутну незамкнену рамку з такими ж, як у "передавача" латунними кульками на кінцях і регульованим іскровим проміжком.

В результаті проведених дослідів Герц виявив, що якщо в генераторі відбуватимуться високочастотні коливання (у його розрядному проміжку проскакує іскра), то в розрядному проміжку резонатора, віддаленому від генератора навіть на 3 м, теж будуть проскакувати маленькі іскри. Таким чином, іскра в другій ланцюга виникала без всякого безпосереднього контакту з першої ланцюгом. Провівши численні досліди при різних взаємних положеннях генератора і приймача, Герц приходить до висновку про існування електромагнітних хвиль, що поширюються з кінцевою швидкістю. Чи будуть вони вести себе, як світло? Герц проводить ретельну перевірку цього припущення. Після вивчення законів відображення і заломлення, після встановлення поляризації та вимірювання швидкості електромагнітних хвиль він довів їх повну аналогію зі світловими. Все це було викладено в роботі "Про променях електричної сили", що вийшла в грудні 1888 р. Цей рік вважається роком відкриття електромагнітних хвиль і експериментального підтвердження теорії Максвелла.

Завдяки своїм дослідам Герц прийшов до наступних висновків:

  • 1. Хвилі Максвелла "синхронні" (справедливість теорії Максвелла, що швидкість розповсюдження радіохвиль дорівнює швидкості світла);
  • 2. Можна передавати енергію електричного і магнітного поля без проводів.

У 1887 після закінчення дослідів вийшла перша стаття Герца "Про дуже швидких електричних коливаннях", а в 1888 - ще більш фундаментальна праця "Про електродинамічних хвилях у повітрі і їх відображенні".

Герц вважав, що його відкриття були не практичніше максвеллівською: "Це абсолютно марно. Це тільки експеримент, який доводить, що маестро Максвелл був правий. Ми всього-на-всього маємо таємничі електромагнітні хвилі, які не можемо бачити оком, але вони є". "І що ж далі?" - Запитав його один із студентів. Герц знизав плечима, він був скромний чоловік, без претензій та амбіцій: "Я припускаю - нічого".

Але навіть на теоретичному рівні досягнення Герца були відразу відмічені вченими як початок нової "електричної ери".



1.5. Відкриття зовнішнього фотоефекту

Щоб краще бачити іскру в своїх дослідах, Герц помістив приймач в затемнену коробку. При цьому він зауважив, що в коробці довжина іскри в приймальнику стає менше. Тоді Герц став експериментувати в цьому напрямку, зокрема, він досліджував залежність довжини іскри у разі, коли між передавачем і приймачем поміщається екран з різних матеріалів. Герц знайшов, що електромагнітні хвилі проходили через одні види матеріалів і відбивалися іншими, що призвело у майбутньому до появи радарів. Крім того, Герц зауважив, що заряджений конденсатор втрачає свій заряд швидше при висвітленні його пластин ультрафіолетовим випромінюванням. Отримані результати стали відкриттям нового явища у фізиці, названого фотоефектом. Теоретичне обгрунтування цього явища пізніше дав Альберт Ейнштейн, який отримав за це Нобелівську премію в 1921 році.


1.6. Смерть у 36 років

Могила Генріха Рудольфа Герца.

У 1892 році у Герца була діагностована інфекція (після серйозної мігрені). Його кілька разів прооперували, щоб вилікувати хворобу, але марно. Він помер від зараження крові у віці 36 років в Бонні. Похований в Гамбурзі на кладовищі Ольсдорф.

Його дружина Елізабет Герц (у дівоцтві Елізабет Долль) заміж більше не виходила. Герц залишив двох дочок, Джоанну і Матильду. Всі три в 1930-і роки, після приходу Гітлера до влади, емігрували в Англію. У 1960-і роки Чарльз Зускінд взяв у Матільди інтерв'ю, яке потім опублікував у книзі про Генріха Герці. Згідно з книгою Зускінда, дочки Герца в шлюбі не перебували, тому нащадків у нього не залишилося. Матильда Кармен Герц (1891-1975), якій було лише три роки, коли помер її батько, стала відомим психологом.

Хоча Герц був лютеранин і навряд чи вважав себе євреєм, його портрет був знятий нацистами з почесного місця в міській ратуші Гамбурга, оскільки він "частково єврейського походження".


1.7. Спадщина

Пам'ятна поштова марка ФРН. 1957
Пам'ятна поштова марка ФРН. 1994

Племінник Г. Герца - Густав Людвіг Герц (1887-1975) - став відомим фізиком і лауреатом Нобелівської премії, а син останнього - Карл Хельмут Герц (1920-1990) - творцем медичної сонографії.

В 1930 Міжнародна Електротехнічна Комісія на честь Герца встановила нову одиницю вимірювання - Герц (Гц), що застосовується як міра кількості повторюваних подій в одиницю часу (її також називають "кількість циклів у секунду"). Вона була прийнята Міжнародним бюро мір і ваг в 1964 році як одиниця частоти у системі СІ.

В 1969 в Східній Німеччині була випущена пам'ятна медаль на честь Генріха Герца. В 1987 IEEE заснувала Медаль Генріха Герца "за видатні досягнення у вивченні хвиль Герца", що присуджується щорічно ученим-теоретикам і експериментаторам.

На честь Герца назвали кратер, який знаходиться на сході зворотного боку Місяця. В Нижньому Новгороді, Росія, на честь Герца названий міський ринок радіоелектроніки. Міська теле-радіокоммунікаціонная вежа в Гамбурзі названа на честь знаменитого уродженця міста.


1.8. Нагороди

У 1889 Італійське суспільство наук в Неаполі нагородило його медаллю імені Маттеучі, Паризька академія наук - премією Лаказа, а Віденська імператорська академія - премією Баумгартнера. Через рік Лондонське королівське товариство нагороджує Герца медаллю Румфорда, а в 1891 Королівська академія в Турині - премією Бресса. Прусський уряд нагороджує його орденом Корони. Крім того, Герц був удостоєний японського ордена Святого скарби.


Література

Твори
  • Герц Г. Р. Дослідження про поширення електричної сили. М.-Л., 1938.
  • Герц Г. Р. Принципи механіки, викладені в новій зв'язку. М.: Изд. АН СРСР, 1959.
Про нього

Примітки

  1. Старший брат Генріха Герца Давида, діда фізика, - Вольф Герц (1790-1859) - був головою єврейської громади Гамбурга в 1825-1831 and 1841-1848 роках.
  2. Betty Oppenheim - gw4.geneanet.org/index.php3? b = pierfit & lang = en; p = betty; n = oppenheim
  3. Див Сім'я Оппенгейм
  4. Бетті Оппенгейм припадала рідною сестрою великим німецьким банкірам Симону Оппенгейм (1803-1880) і Аврааму Оппенгейм (1804-1878).
  5. Генеалогічні дані сім'ї Герц - www1.uni-hamburg.de/rz3a035 / / bundesstrasse1.html
  6. Родовідне древо сім'ї Оппенгейм - www.netstudien.de / oppenheim.pdf
  7. Jed Z. Buchwald. The creation of scientific effects: Heinrich Hertz and electric waves. Chicago University Press, 1994; стор 45-46. - books.google.com / books? id = DbHl9J05am4C & pg = PA45 & lpg = PA45 & dq = Anna Elisabeth Pfefferkorn
  8. Biography of Heinrich Rudolf Hertz - profiles.incredible-people.com/heinrich-rudolf-hertz /
  9. http://www.cqham.ru/wrx5.htm - www.cqham.ru/wrx5.htm Рис.5.1.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Герц
Герц, Анрі
Герц (одиниця виміру)
Герц, Густав Людвіг
Франк, Герц Вульфович
Рудольф
Рудольф II
Ліпшиц, Рудольф
Рудольф, Вільма
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru