Ге́нрих Ру́дольф Герц ( нем. Heinrich Rudolf Hertz ; 22 февраля 1857 , Гамбург — 1 января 1894 , Бонн ) — немецкий физик . Окончил Берлинский университет , где его учителями были Герман фон Гельмгольц и Густав Кирхгоф . С 1885 по 1889 год был профессором физики Университета в Карлсруэ . С 1889 года — профессор физики университета в Бонне .

Основное достижение — экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света Джеймса Максвелла . Герц доказал существование электромагнитных волн . Он подробно исследовал отражение , интерференцию , дифракцию и поляризацию электромагнитных волн , доказал, что скорость их распространения совпадает со скоростью распространения света, и что свет представляет собой разновидность электромагнитных волн. Он построил электродинамику движущихся тел, исходя из гипотезы о том, что эфир увлекается движущимися телами. Однако его теория электродинамики не подтвердилась опытами и позднее уступила место электронной теории Хендрика Лоренца . Результаты, полученные Герцем, легли в основу создания радио.

В 1886—1887 годах Герц впервые наблюдал и дал описание внешнего фотоэффекта . Герц разрабатывал теорию резонансного контура, изучал свойства катодных лучей , исследовал влияние ультрафиолетовых лучей на электрический разряд. В ряде работ по механике дал теорию удара упругих шаров и рассчитал время соударения. В книге «Принципы механики» (1894) дал вывод общих теорем механики и её математического аппарата, исходя из единого принципа ( принцип Герца ).

Герц ввёл в науку понятие физической картины мира .

Именем Герца с 1933 года называется единица измерения частоты герц , которая входит в Международную систему единиц (СИ) .

Ранние годы

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 года в Гамбурге. Его отец, адвокат и в 1887—1904 годах сенатор (1827—1914), родился под именем Давид Густав Герц в весьма состоятельной еврейской семье, он был процветающим коммерсантом и членом городского совета Гамбурга в 1860—1862 годах ; его мать (бабушка Генриха Рудольфа) — Бетти Августа Оппенгейм (1802—1872) — была дочерью крупного банкира (1772—1828) из Кёльна , основателя ныне действующего банка . И дед и отец Генриха Герца приняли лютеранство .

Мать Генриха Герца, урождённая Анна Элизабет Пфефферкорн (1835—1910), была дочерью армейского врача из Франкфурта-на-Майне Йоханнеса Пфефферкорна (1793—1850) и Сузанны Гадройтер (1797—1872). У Генриха было три младших брата и сестра.

Во время учёбы в гимназии при университете Гамбурга Генрих Герц проявил способности к наукам, а также к языкам, изучив арабский и санскрит . Он изучал науку и технику в Дрездене, Мюнхене и Берлине, где был студентом Кирхгофа и Гельмгольца . В 1880 году Герц получил степень доктора философии в Берлинском университете и остался на последокторское обучение под руководством Гельмгольца. В 1883 году он занимает должность лектора теоретической физики в Кильском университете , а в 1885 году Герц стал полным профессором физики в Высшей технической школе в Карлсруэ , где он сделал своё научное открытие о существовании электромагнитных волн. Работы Герца сыграли огромную роль в развитии науки и техники, способствуя появлению беспроволочного телеграфа, радиосвязи, радиолокации, телевидения.

Метеорология

У Герца всегда был глубокий интерес к метеорологии , вероятно, приобретённый в результате его контактов с Вильгельмом фон Бецольдом (он был профессором Герца по лабораторному курсу в Мюнхенском Политехникуме летом 1878). Герц не сделал особого вклада в данную область, за исключением некоторых ранних статей в качестве ассистента Гельмгольца в Берлине. Сюда входит исследование испарения жидкостей, разработка нового вида гигрометра , а также разработка графических средств для определения свойств влажного воздуха, подвергнутого адиабатическим изменениям.

Механика контактного взаимодействия

В 1881—1882 годах Герц опубликовал две статьи по тематике, которая позже стала называться механикой контактного взаимодействия . Хотя Герц прежде всего знаменит своим вкладом в электродинамику, но эти две статьи тоже не остались незамеченными. Они стали источником важных идей и большинство статей, в которых рассматривается фундаментальная природа контакта, на них ссылаются. Жозеф Буссинеск сделал несколько важных критических замечаний по работам Герца, признавая при этом их огромную важность.

В этих работах Герц рассматривает поведение под нагрузкой двух осесимметричных объектов, находящихся в контакте. Полученные результаты основываются на классической теории упругости и механике сплошных сред . Самым существенным недостатком его теории было пренебрежение адгезией любой природы между двумя твёрдыми телами, которая оказывается важна, когда эти тела начинают вести себя упруго. В те времена было вполне естественно пренебречь ею, поскольку тогда не было никаких экспериментальных методов её исследования.

Для обоснования своей теории Герц исследовал поведение эллиптических колец Ньютона , образующихся при размещении стеклянной сферы на линзе. Он полагал, что давление, оказываемое сферой на линзу, вызовет изменение колец Ньютона. Он снова использовал кольца Ньютона, когда проверял свою теорию в экспериментах по вычислению сдвига, который вызывает сфера в линзе.

Исследование электромагнитных волн

В 1886—1888 годах Герц провёл свои знаменитые опыты, доказавшие реальность электромагнитных волн. Аппаратура, которой пользовался Герц, может показаться теперь более чем простой, но тем замечательнее полученные им результаты. Источником электромагнитных колебаний у него был искровой разряд . Распространяющиеся в пространстве электромагнитные волны вызывали слабый искровой разряд между шариками в расположенном на некотором расстоянии «приёмнике» — контуре, настроенном в резонанс. Герцу удалось не только обнаружить волны, в том числе и стоячие, но и исследовать скорость их распространения, отражение, преломление и даже поляризацию. Все это очень напоминало оптику с тем только отличием, что длины волн были почти в миллион раз больше (порядка 3 метров) .

В основе искрового передатчика Герца катушка Румкорфа и антенна направленного действия — симметричный вибратор . Вибратор представлял собой два медных стержня на одной линии с насаженными на ближних концах латунными шариками и по одной большой цинковой сфере или квадратной пластине на удалённых концах. Между шариками оставался зазор — искровой промежуток. К медным стержням были прикреплены концы вторичной обмотки катушки Румкорфа. При разряде между шариками в окружающее пространство излучались электромагнитные волны. Перемещением сфер или пластин вдоль стержней регулировались индуктивность и ёмкость контура, определяющие длину волны.

Для обнаружения электромагнитных волн Герц придумал простейший приёмник (резонатор) — незамкнутое проволочное кольцо (или прямоугольная рамка) с латунными шариками на концах и регулируемым искровым промежутком. Герц обнаружил, что если в передатчике происходит разряд, то в разрядном промежутке резонатора, удалённого от передатчика даже на 3 м, тоже проскакивает искра. Таким образом, искра в резонаторе возникала без всякого непосредственного контакта с передатчиком. Проведя опыты при различных взаимных положениях передатчика и приёмника, Герц подтвердил существование электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью. После исследования отражения, преломления и поляризации и измерения скорости электромагнитных волн он доказал их полную аналогию со световыми. Всё это было изложено в работе «О лучах электрической силы», вышедшей в декабре 1888 года. Этот год считается годом открытия электромагнитных волн и экспериментального подтверждения теории Максвелла .

Благодаря своим опытам Герц пришёл к следующим выводам:

1. Волны Максвелла «синхронны» (справедливость теории Максвелла, что скорость распространения радиоволн равна скорости света);
2. Можно передавать энергию электрического и магнитного поля без проводов.

В 1887 году по завершении опытов вышла первая статья Герца «Об очень быстрых электрических колебаниях», а в 1888 году — ещё более фундаментальная работа «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении».

Герц считал, что его открытия были не практичнее максвелловских: «Это абсолютно бесполезно. Это только эксперимент, который доказывает, что маэстро Максвелл был прав. Мы всего-навсего имеем таинственные электромагнитные волны, которые не можем видеть глазом, но они есть». «И что же дальше?» — спросил его один из студентов. Герц пожал плечами, он был скромный человек, без претензий и амбиций: «Я предполагаю — ничего».

Но даже на теоретическом уровне достижения Герца были сразу отмечены учёными как начало новой «электрической эры».

Открытие внешнего фотоэффекта

Чтобы лучше видеть искру в своих опытах, Герц поместил приёмник в затемнённую коробку. При этом он заметил, что в коробке длина искры в приёмнике становится меньше. Тогда Герц стал экспериментировать в этом направлении, в частности, он исследовал зависимость длины искры в случае, когда между передатчиком и приёмником помещается экран из различных материалов. Герц нашёл, что электромагнитные волны проходили через одни виды материалов и отражались другими, что привело в будущем к появлению радаров. Кроме того, Герц заметил, что заряженный конденсатор теряет свой заряд быстрее при освещении его пластин ультрафиолетовым излучением. Полученные результаты явились открытием нового явления в физике, названного фотоэффектом . Теоретическое обоснование этого явления позже дал Альберт Эйнштейн , получивший за это Нобелевскую премию в 1921 году.

Смерть

В 1892 году у Герца была диагностирована инфекция (после серьёзной мигрени ). Его несколько раз прооперировали, чтобы вылечить болезнь, но безуспешно. Он умер в 1894 году от гранулёматоза Вегенера ^{[ источник не указан 3459 дней ]} в возрасте 36 лет в Бонне. Похоронен в Гамбурге на Ольсдорфском кладбище .

Его вдова Элизабет Герц (в девичестве Элизабет Долль) замуж больше не выходила. Герц оставил двух дочерей, Джоанну и Матильду. Все трое в 1930-е годы, после прихода Гитлера к власти, эмигрировали в Англию. В 1960-е годы Чарльз Зюскинд взял у Матильды интервью, которое затем опубликовал в книге о Генрихе Герце. Согласно книге Зюскинда, дочери Герца в браке не состояли, поэтому потомков у него не осталось. Матильда Кармен Герц (1891—1975), которой было всего три года, когда умер её отец, стала известным психологом.

Хотя Герц был лютеранин и вряд ли считал себя евреем, его портрет был снят нацистами с почётного места в городской ратуше Гамбурга, поскольку он «частично еврейского происхождения».

Труды

• Ueber die Induction in rotirenden Kugeln : [ нем. ] . — Berlin : Schade, 1880.
• : [ нем. ] . — Leipzig : Johann Ambrosius Barth, 1894.
• : [ нем. ] . — Leipzig : Johann Ambrosius Barth, 1895.

• 
  Ueber die Induction in rotirenden Kugeln , 1880
• 
  Schriften vermischten Inhalts , 1895

Наследие

Племянник Г. Герца — Густав Людвиг Герц (1887—1975) — стал известным физиком и лауреатом Нобелевской премии , а сын последнего — (1920—1990) — создателем медицинской сонографии .

18 декабря 1897 года Александр Попов и его помощник Пётр Рыбкин передали слово «Герц» в первой в России публичной демонстрации приборов беспроводной телеграфии .

В 1930 году Международная электротехническая комиссия в честь Герца установила новую единицу измерения — герц (Hz; Гц), применяемую как мера количества повторяющихся событий в единицу времени (её также называют «количество циклов в секунду»). Она была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году как единица частоты в системе СИ.

В 1969 году в Восточной Германии была выпущена памятная медаль в честь Генриха Герца. В 1987 году IEEE учредила Медаль Генриха Герца «за выдающиеся достижения в изучении волн Герца», присуждаемая ежегодно учёным-теоретикам и экспериментаторам.

В честь Герца назвали кратер , который находится на востоке обратной стороны Луны. Городская теле-радиокоммуникационная башня в Гамбурге названа в честь знаменитого уроженца города.

Награды

В 1889 году Итальянское общество наук в Неаполе наградило его медалью имени Маттеучи, Парижская академия наук — премией Лаказа, а Венская императорская академия — премией Баумгартнера. Через год Лондонское королевское общество награждает Герца медалью Румфорда , а в 1891 Королевская академия в Турине — премией Бресса. Прусское правительство награждает его орденом Короны . Кроме того, Герц был удостоен японского ордена Священного сокровища .

См. также

• Герц (единица измерения)
• Радиопередатчик
• Радиоприёмник

Примечания

Литература

• Генрих Рудольф Герц // Из предыстории радио. Сборник оригинальных статей и материалов. Вып. 1 / Составил С. М. Рытов ; под редакцией Л. И. Мандельштама . — М. — Л. : Издательство АН СССР, 1948. — С. 112—202. — 472 с.

Сочинения

• Герц Г. Р. Исследования о распространении электрической силы. — М. — Л. , 1938.
• Герц Г. Р. Принципы механики, изложенные в новой связи. — М. : Изд. АН СССР, 1959.

О нём

• Григорьян А. Т. , Генрих Герц . 1857—1894. — М. : Наука , 1968. — 312 с.
• Храмов Ю. А. Герц Генрих Рудольф (Hertz Heinrich Rudolf) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука , 1983. — С. 82. — 400 с. — 200 000 экз.
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.

Ссылки

• Косоногов И. // В.О.Ф.Э.М. 1891 г. № 112. — C. 70—75.; № 117. — C. 161—174.; № 118. C. 186—191.; № 119. — C. 203—206.