I en serie strålende eksperimenter Oppdaget Heinrich Hertz radiobølger og etablerte At James Clerk Maxwells teori om elektromagnetisme er riktig.
Hertz oppdaget også den fotoelektriske effekten, noe som gir en av de første ledetråder til eksistensen av kvanteverdenen. Enheten for frekvens, hertz, er oppkalt etter ham.
Begynnelse
Heinrich Rudolf Hertz ble født 22. februar 1857 i Den tyske havnebyen Hamburg. Han var den førstefødte av fem barn.
hans mor Var Anna Elisabeth Pfefferkorn, datter av en lege.
hans far Var Gustav Ferdinand Hertz, en advokat som ble Senator.
hans farfar, en velstående Jødisk forretningsmann, hadde giftet seg Inn I En Luthersk familie og konvertert Til Kristendommen.
Begge Heinrichs foreldre var Lutheranere, og Han ble oppdratt i denne troen. Hans foreldre, derimot, var mer interessert i sin utdannelse enn hans religiøse status.
Skole
da Heinrich var seks år gammel, begynte Han På Dr. Wichard Lange Skole I Hamburg. Dette var en privat skole for gutter drevet Av Den berømte læreren Friedrich Wichard Lange. Skolen drives uten religiøs innflytelse; det brukes barn-sentrert undervisningsmetoder, tar hensyn til elevenes individuelle forskjeller. Det var også strenge; studentene var forventet å jobbe hardt og konkurrere med hverandre for å være toppen av klassen. Heinrich likte sin tid på skolen, og faktisk var toppen av sin klasse.
Uvanlig lærte Dr. Lange ‘ s skole ikke gresk og Latin-klassikerne-som trengs for universitetsoppføring. Den svært unge Heinrich fortalte sine foreldre at han ønsket å bli ingeniør. Da de så etter en skole for ham, bestemte De Seg For At Dr. Langes alternative fokus, som inkluderte vitenskapen, var det beste alternativet.
Heinrich Hertz, ca 12 år gammel, med sin far, mor og to yngre brødre.
Heinrichs mor var spesielt lidenskapelig om sin utdannelse. Innser han hadde et naturlig talent for å lage ting og for tegning, hun arrangerte draftsmanship leksjoner for ham på søndager på en teknisk høyskole. Han startet disse alderen 11.
Homeschool Og Bygge Vitenskapelige Apparater
Aged 15, Forlot Heinrich dr. Lange skole for å bli utdannet hjemme. Han hadde bestemt seg for at han kanskje ville gå på universitetet likevel. Nå fikk han undervisning i gresk og Latin for å forberede ham til eksamen.
han utmerket seg i språk, en gave han synes å ha arvet fra sin far.
Professor Redslob, en språkspesialist som ga Heinrich noen undervisning i arabisk, rådet sin far At Heinrich skulle bli student i orientalske språk. Aldri før hadde han møtt noen med større naturtalent.
Heinrich begynte også å studere realfag og matematikk hjemme, igjen ved hjelp av en privatlærer.
Han hadde en kolossal appetitt for hardt arbeid. Hans mor sa:
Når han satt med sine bøker ingenting kunne forstyrre ham eller trekke ham bort fra dem.
Selv om han hadde forlatt sin vanlige skole, fortsatte han å gå på teknisk høyskole søndag morgen.
om kveldene jobbet han med hendene. Han lærte å drive en dreiebenk. Han bygde modeller og begynte å bygge stadig mer sofistikerte vitenskapelige apparater som et spektroskop. Han brukte dette apparatet til å gjøre sine egne fysikk-og kjemieksperimenter.
Arkitektur Og Hæren
Aldrende 17, Heinrich tilbake til skolen, Johanneum, for et år for å fullt ut forberede klassikerne eksamen for universitetet. Etter å ha bestått eksamenene, endret han seg raskt igjen og bestemte seg for å bli arkitektens lærling. Han flyttet til Frankfurt, hvor han om dagen jobbet på et arkitektkontor og om kvelden leste han fysikkbøker på tysk og Gammel gresk litteratur i den opprinnelige Gamle greske – naturlig!
Arkitektur kjedet ham raskt.
våren 1876, 19 år gammel, flyttet han igjen til Dresden for å studere ingeniørfag. Etter bare noen få måneder ble han utarbeidet i hæren for et års obligatorisk tjeneste. Selv om han likte disiplinen i hærens liv, fant han hæren kjedelig. Heller sørgelig, han skrev hjem på ett punkt:
» … dag for dag blir jeg mer bevisst på hvor ubrukelig jeg forblir i denne verden.»
i Mellomtiden fortsatte hans interesse for matematikk og fysikk å vokse.
Hertz Levetid I Sammenheng
Hertz levetid og levetiden til relaterte forskere og matematikere.
Å Bli Forsker
Fysikk I Munchen
etter å ha fullført sin hærtjeneste, flyttet Den 20 år gamle Hertz til Munchen for å starte et ingeniørkurs i oktober 1877. En måned senere, etter mye intern angst, droppet han ut av kurset. Han hadde bestemt seg for at han fremfor alt ønsket å bli fysiker.
han begynte ved Universitetet I Munchen, og valgte kurs i avansert matematikk og mekanikk, eksperimentell fysikk og eksperimentell kjemi.
etter et vellykket år i Munchen flyttet han til Universitetet I Berlin fordi det hadde bedre fysikklaboratorier enn Munchen.
Berlin, Helmholtz, Og Anerkjennelse
I Berlin, 21 år gammel, Begynte Hertz å jobbe i laboratoriene Til Den store fysikeren Hermann von Helmholtz.
Helmholtz må ha anerkjent et sjeldent talent I Hertz, og ber ham umiddelbart om å jobbe med et problem hvis løsning han var spesielt interessert i. Problemet var gjenstand for en voldsom debatt Mellom Helmholtz og En annen fysiker ved Navn Wilhelm Weber.
Universitetet I Berlins Filosofiavdeling, med helmholtzs oppmuntring, hadde tilbudt en pris til alle som kunne løse problemet: beveger elektrisitet seg med treghet? Alternativt kan vi ramme spørsmålet i skjemaet: har elektrisk strøm masse? Eller, som innrammet Av Hertz: har elektrisk strøm kinetisk energi?
Hertz startet arbeidet med problemet og falt raskt inn i en hyggelig rutine: delta på et foredrag hver morgen i enten analytisk dynamikk eller elektrisitet & magnetisme, utføre eksperimenter i laboratoriet til 4pm, deretter lese, beregne og tenke på kvelden.
han personlig designet eksperimenter som han trodde ville svare På Helmholtz spørsmål. Han begynte å virkelig nyte seg selv, skrive hjem:
«jeg kan ikke fortelle deg hvor mye mer tilfredshet det gir meg å få kunnskap for meg selv og for andre direkte fra naturen, i stedet for å bare lære av andre og meg selv alene.»
Prisen
i August 1879, 22 år gammel, Vant Hertz prisen-en gullmedalje. I en rekke svært følsomme eksperimenter viste han at hvis elektrisk strøm har noen masse i det hele tatt, må den være utrolig liten. Vi må huske på at Når Hertz utførte dette arbeidet, hadde elektronen-bæreren av elektrisk strøm-ikke engang blitt oppdaget. Jj Thomsons oppdagelse ble gjort i 1897, 18 år etter Hertz arbeid.
1.109 x 1030 elektroner har en masse på 1 kg.
massen av 1.109 x 1030 mennesker ville tilsvare mer enn 30 solsystemer som vår egen.
elektronens masse er faktisk liten.
Andre fysikere begynte å legge merke til hvor blendende Hertz arbeid var – den unge studenten satt sammen eksperimenter i forkant av fysikk, personlig modifisere apparater etter behov. Hans praktiske ferdigheter, utviklet hjemme om kveldene, viste seg å være uvurderlige. Hans prisvinnende arbeid ble publisert I det prestisjetunge tidsskriftet Annalen der Physik.
Helmholtz Anerkjente det utrolige talentet Han hadde i sitt laboratorium, og ba Nå Hertz om å konkurrere om En pris som Ble tilbudt Av Berlin-Akademiet: verifisere James Clerk Maxwells teori om elektromagnetisme. Maxwell hadde uttalt i 1864 at lys var en elektromagnetisk bølge, og at andre typer elektromagnetiske bølger også kunne eksistere.
Doktor I Fysikk
Hertz avslo dette prosjektet; Han trodde forsøket, uten noen garanti for suksess, ville ta flere års arbeid. Han var ambisiøs og ønsket å publisere nye resultater raskt for å etablere sitt rykte.
I Stedet for å jobbe for prisen, gjennomførte han et mesterlig tre måneders prosjekt om elektromagnetisk induksjon. Han skrev dette opp som en avhandling. I februar 1880, i en alder av 23 år, tok avhandlingen ham doktorgrad i fysikk. Helmholtz utnevnte ham raskt som assisterende professor. Senere det året Skrev Hertz:
«jeg blir stadig mer bevisst, og på flere måter enn forventet, at jeg er i sentrum av mitt eget felt; og enten det er dårskap eller visdom, er det en veldig behagelig følelse.»
Hertz bodde I helmholtz laboratorium til 1883, i løpet av denne tiden publiserte han 15 artikler i akademiske tidsskrifter.
Matematisk Fysikk Ved Kiel
Hertz var en begavet eksperimentell fysiker, men konkurransen om å sikre et foredrag i Berlin var høy.
Isteden, med Helmholtz ‘ støtte, Ble Hertz foreleser i matematisk fysikk ved Universitetet I Kiel. Denne stillingen, teoretisk snarere enn eksperimentell, utvidet hans evner. På Kiel begynte han å få tak I Maxwells ligninger, skrive i sin dagbok:
» Hardt På Maxwellsk elektromagnetisme om kvelden. Ikke annet enn elektromagnetisme.»
Resultatet av Hertz arbeid var et høyt ansett papir som sammenlignet Maxwells elektromagnetiske teori med konkurrerende teorier. Han konkluderte med At Maxwells teori så mest lovende ut. Faktisk omarbeidet Han Maxwells ligninger til en mer praktisk form.
han skrev senere:
» Fra starten Var Maxwells teori den mest elegante av alle… Den grunnleggende hypotesen Til Maxwells teori motsatte seg de vanlige synspunktene, og ble ikke støttet av bevis fra avgjørende eksperimenter.»
Oppdagelsen Av Radiobølger
hvis Du vil ha en noe mer detaljert teknisk redegjørelse for Hertz oppdagelse Av radiobølger, har vi en her.
Velutstyrte Laboratorier Og Angripe Det Største Problemet
I Mars 1885, desperat å gå tilbake til eksperimentell fysikk, Hertz flyttet Til Universitetet I Karlsruhe. I en alder av 28 år hadde han sikret seg et fullt professorat. Han ble faktisk tilbudt to andre professorater, et tegn på hans blomstrende rykte. Han valgte Karlsruhe fordi den hadde de beste laboratoriefasilitetene.
Da han Undret seg over hvilken retning hans forskning skulle ta, drev hans tanker til prisarbeidet Helmholtz hadde unnlatt å overtale ham til å gjøre seks år tidligere: å bevise Maxwells teori ved eksperiment.
Hertz besluttet at dette mektige foretaket ville være fokus for hans forskning Ved Karlsruhe.
En Gnist Som Forandret Alt
etter noen måneder med eksperimentelle forsøk, begynte de tilsynelatende ubrytelige veggene som hadde frustrert Alle forsøk På Å bevise Maxwells teori å smuldre.
det begynte med et spark.
Det startet med en tilfeldig observasjon tidlig i oktober 1886, da Hertz viste elevene elektriske gnister. Hertz begynte å tenke dypt om gnister og deres effekter i elektriske kretser. Han begynte en rekke eksperimenter, genererer gnister på forskjellige måter.
han oppdaget noe fantastisk. Gnister produserte en vanlig elektrisk vibrasjon i de elektriske ledningene de hoppet mellom. Vibrasjonen beveget seg frem og tilbake oftere hvert sekund Enn Noe Hertz noensinne hadde møtt før i sitt elektriske arbeid.
han visste at vibrasjonen bestod av raskt akselererende og retarderende elektriske ladninger. Hvis Maxwells teori var riktig, ville disse ladningene utstråle elektromagnetiske bølger som ville passere gjennom luft akkurat som lys gjør.
Produsere Og Oppdage Radiobølger
i November 1886 Hertz konstruert apparatet vist nedenfor.
Oscillatoren. På enden er to hule sinkkuler med diameter 30 cm. Kulene er hver koblet til kobbertråd som går inn i midten der det er et gap for gnister å hoppe mellom.
han brukte høyspenning ac elektrisitet over det sentrale gnistgapet, og skaper gnister.
gnistene forårsaket voldsomme pulser av elektrisk strøm i kobbertrådene. Disse pulsene reverberated i ledningene, fosser frem og tilbake med en hastighet på omtrent 100 millioner per sekund.
Som Maxwell hadde spådd, produserte de oscillerende elektriske ladningene elektromagnetiske bølger-radiobølger-som spredte seg gjennom luften rundt ledningene. Noen av bølgene nådde en løkke av kobbertråd 1,5 meter unna, og produserte overspenning av elektrisk strøm i den. Disse overspenninger forårsaket gnister å hoppe over en gnist-gap i loop.
Dette var en eksperimentell triumf. Hertz hadde produsert og oppdaget radiobølger. Han hadde passert elektrisk energi gjennom luften fra en enhet til en annen som ligger over en meter unna. Ingen tilkobling ledninger var nødvendig.
Tar Det Videre
i løpet Av de neste tre årene, i en rekke strålende eksperimenter, Bekreftet Hertz Maxwells teori fullt ut. Han beviste at apparatet hans produserte elektromagnetiske bølger, noe som demonstrerte at energien som stråler fra elektriske oscillatorer, kunne reflekteres, brytes, produsere interferensmønstre og produsere stående bølger akkurat som lys.
Hertz eksperiment viste at radiobølger og lysbølger var en del av samme familie, som i dag vi kaller det elektromagnetiske spektret.
det elektromagnetiske spektrum. Hertz oppdaget radiodelen av spekteret.
Merkelig, Skjønt, Hertz ikke setter pris på den monumentale praktiske betydningen av de elektromagnetiske bølger han hadde produsert.
» jeg tror ikke at de trådløse bølgene jeg har oppdaget, vil ha noen praktisk anvendelse.»
Dette var fordi Hertz var en av de reneste av rene forskere. Han var bare interessert i å designe eksperimenter for Å lokke Naturen til å avsløre dens mysterier for ham. Når han hadde oppnådd dette, han ville gå videre, forlater noen praktiske anvendelser for andre å utnytte.
Bølgene Hertz først generert i November 1886 raskt forandret verden.
Innen 1896 Hadde Guglielmo Marconi søkt om patent på trådløs kommunikasjon. I 1901 hadde han sendt et trådløst signal over Atlanterhavet fra Storbritannia Til Canada.
Hertz oppdagelse var grunnsteinen for mye av vår moderne kommunikasjonsteknologi. Radio, tv, satellittkommunikasjon og mobiltelefoner er alle avhengige av det. Selv mikrobølgeovner bruker elektromagnetiske bølger: bølgene trenger inn i maten, oppvarmer den raskt fra innsiden.
vår evne til å oppdage radiobølger har også forvandlet vitenskapen om astronomi. Radioastronomi har tillatt oss å se funksjoner vi ikke kan se i den synlige delen av spekteret. Og fordi lynet avgir radiobølger, kan vi til og med lytte til lynstormer På Jupiter og Saturn.
Forskere og ikke-forskere både skylder Mye Til Heinrich Hertz.
Den Fotoelektriske Effekten
I 1887, som en del av sitt arbeid med elektromagnetisme, Rapporterte Hertz et fenomen som hadde enorme implikasjoner for fysikkens fremtid og vår grunnleggende forståelse av universet. Det ble kjent som den fotoelektriske effekten.
han lyste ultrafiolett lys på elektrisk ladet metall, og observerte AT UV-lyset syntes å føre til at metallet mister sin ladning raskere enn ellers.
han skrev arbeidet opp, publiserte Det I Annalen der Physik, og forlot det for andre å forfølge. Det ville vært et fascinerende fenomen For Hertz selv å undersøke, men han var for avviklet i Sitt Maxwell-prosjekt på den tiden.
Eksperimenter rushed for å undersøke det nye fenomenet Hertz hadde annonsert.
I 1899 J. J. Thomson, elektronets oppdageren, etablert at ultrafiolett lys faktisk kastet ut elektroner fra metall.
Dette førte Albert Einstein til å revurdere teorien om lys. I 1905 foreslo han riktig at lyset kom i forskjellige energipakker kalt fotoner. Fotoner av ultrafiolett lys har riktig mengde energi til å samhandle med elektroner i metaller, noe som gir elektronene nok energi til å flykte fra metallet.
Einsteins forklaring av den fotoelektriske effekten var en av de viktigste driverne i å konstruere en helt ny måte å beskrive atomskala hendelser-kvantefysikk – Einstein ble tildelt Nobelprisen i Fysikk i 1921 for å forklare Effekten Hertz hadde oppdaget 34 år tidligere.
den fotoelektriske effekten. Fotoner AV UV-lys bærer riktig mengde energi for å skille ut elektroner fra et metall.
Noen Personlige Detaljer Og Slutten
i 1886, 29 år gammel, Giftet Hertz Seg Med Elisabeth Doll I Karlsruhe. Hun var datter av en matematiker. De hadde to døtre, Johanna Og Mathilde. Mathilde ble en innflytelsesrik biolog, og gjorde tankevekkende funn innen hvordan dyr løser problemer.
I en alder av 35 Hertz ble svært syk, lider alvorlig migrene. Legene trodde han hadde en infeksjon. De utførte en rekke operasjoner, Men Hertz fortsatte å forverres.
Heinrich Rudolf Hertz døde i Alderen 36 i Bonn 1. januar 1894 av blodkarbetennelse som følge av immunsystemproblemer-spesielt granulomatose med polyangiitt. Han ble begravet I Sin Hjemby Hamburg, På Ohlsdorf Kirkegård.
i 1930 ble frekvensenheten kalt hertz av International Electrotechnical Commission. I 1960 ble enheten gjort offisiell Av Generalkonferansen Om Mål og Vekt.
Forfatter Av Denne siden: Doc
Bilder digitalt forbedret og fargelagt av dette nettstedet. © Alle rettigheter reservert.
Oppgi Denne Siden
vennligst bruk følgende mla-kompatible sitat:
"Heinrich Hertz." Famous Scientists. famousscientists.org. 23 Nov. 2015. Web. <www.famousscientists.org/heinrich-hertz/>.
Publisert Av FamousScientists.org
Videre Lesing
Heinrich Hertz
Elektriske Bølger
Macmillan og Co., 1893
Sir Oliver Lodge
Arbeidet Til Hertz og noen av hans etterfølgere
D. van Nostrand Company, 1894
Rollo Appleyard
Pionerer Innen Elektrisk Kommunikasjon: Heinrich Rudolf Hertz
Elektrisk Kommunikasjon, nr. 2, 2, p63-77, oktober 1927
g. r. m. garratt
radioens tidlige Historie: Fra Faraday Til Marconi
iet, 1994
Jed Z. Buchwald
Skapelsen Av Vitenskapelige Effekter: Heinrich Hertz Og Elektriske Bølger
University Of Chicago Press, 1994
Michael Heidelberger, Gregor Schiemann
Betydningen Av Hypotetiske I Naturvitenskap
Walter De Gruyter, 2009
D. Baird, R. I. Hughes, Alfred Nordmann (Redaktører)
Heinrich Hertz: Klassisk Fysiker, Moderne Filosof
springer science & Forretningsmedier, 2013