begin
Heinrich Rudolf Hertz werd geboren op 22 februari 1857 in de Duitse havenstad Hamburg. Hij was de eerstgeborene van vijf kinderen.Zijn moeder was Anna Elisabeth Pfefferkorn, de dochter van een arts. Zijn vader was Gustav Ferdinand Hertz, een advocaat die Senator werd. Zijn grootvader van vaderskant, een rijke Joodse zakenman, was getrouwd in een Lutherse familie en bekeerde zich tot het christendom. De beide ouders van Heinrich waren Lutheranen en hij werd in dit geloof opgevoed. Zijn ouders waren echter meer geïnteresseerd in zijn opvoeding dan in zijn religieuze status.Op zesjarige leeftijd begon Heinrich aan de Dr.Wichard lange School in Hamburg. Dit was een privéschool voor jongens gerund door de beroemde opvoeder Friedrich Wichard Lange. De school opereerde zonder religieuze invloed; het gebruikte kindgerichte onderwijsmethoden, rekening houdend met de individuele verschillen van studenten. Het was ook streng; van de studenten werd verwacht dat ze hard zouden werken en met elkaar zouden concurreren om de beste van de klas te zijn. Heinrich genoot van zijn tijd op school en was inderdaad de beste van zijn klas.De school van Dr.Lange gaf geen les in Grieks en Latijn – de klassiekers – die nodig zijn voor toelating tot de universiteit. De jonge Heinrich vertelde zijn ouders dat hij ingenieur wilde worden. Toen ze een school voor hem zochten, besloten ze dat Dr. Lange ‘ s alternatieve focus, waaronder de wetenschappen, de beste optie was.
Heinrich Hertz, ongeveer 12 jaar oud, met zijn vader, moeder en twee jongere broers.Heinrichs moeder was vooral gepassioneerd door zijn opleiding. Ze realiseerde zich dat hij een natuurlijk talent had voor het maken van dingen en voor het tekenen, en regelde op zondag klaslokalen voor hem op een technische universiteit. Hij begon deze op 11-jarige leeftijd.
thuisschool en bouw van wetenschappelijke apparatuur
op 15-jarige leeftijd verliet Heinrich de school van Dr. Lange om thuis te worden onderwezen. Hij had besloten dat hij misschien toch wel naar de universiteit wilde. Nu kreeg hij bijles in het Grieks en Latijn om hem voor te bereiden op de examens.
hij blonk uit in talen, een gave die hij lijkt te hebben geërfd van zijn vader. Professor Redslob, een taalspecialist die Heinrich les gaf in het Arabisch, adviseerde zijn vader dat Heinrich Oosterse talen moest leren. Nooit eerder had hij iemand ontmoet met een groter natuurtalent.Heinrich begon ook thuis Wetenschappen en wiskunde te studeren, opnieuw met de hulp van een privéleraar.
hij had een enorme eetlust voor hard werken. Zijn moeder zei:
toen hij zat met zijn boeken niets kon hem storen of hem weg te trekken van hen.
hoewel hij zijn normale school had verlaten, bleef hij op zondagochtenden de technische hogeschool volgen. ‘S avonds werkte hij met zijn handen. Hij leerde een draaibank te bedienen. Hij bouwde modellen en begon steeds meer geavanceerde wetenschappelijke apparaten zoals een spectroscoop te bouwen. Hij gebruikte dit apparaat om zijn eigen fysica-en scheikundeexperimenten te doen.
architectuur en leger
op 17-jarige leeftijd keerde Heinrich voor een jaar terug naar school, het Johanneum, om zich volledig voor te bereiden op de klassieke examens voor de universiteit. Nadat hij de examens had gehaald, veranderde hij snel van gedachten en besloot hij architectenleerling te worden. Hij verhuisde naar Frankfurt, waar hij overdag werkte in een architectenbureau en ‘ s avonds las hij natuurkundeboeken in het Duits en Oudgriekse literatuur in het oorspronkelijke Oudgrieks – natuurlijk!
architectuur verveelde hem snel.In het voorjaar van 1876, 19 jaar oud, verhuisde hij opnieuw naar Dresden, waar hij ingenieur ging studeren. Na slechts een paar maanden werd hij in het leger opgeroepen voor een jaar verplichte dienst. Hoewel hij genoot van de discipline van het leger leven, vond hij het leger saai. Nogal jammerlijk, schreef hij naar huis op een bepaald moment:
” … dag na dag word ik me meer bewust van hoe nutteloos ik in deze wereld Blijf.”
ondertussen bleef zijn interesse in wiskunde en natuurkunde groeien.
Hertz ‘leven in Context
Hertz ‘ leven en de levens van verwante wetenschappers en wiskundigen.
werd wetenschapper
natuurkunde in München
na het voltooien van zijn legerdienst verhuisde de 20-jarige Hertz naar München om een ingenieursopleiding te beginnen in oktober 1877. Een maand later, na veel interne angst, stopte hij met de cursus. Hij had besloten dat hij vooral natuurkundige wilde worden. Hij schreef zich in aan de Universiteit van München en koos cursussen in geavanceerde wiskunde en mechanica, experimentele natuurkunde en experimentele scheikunde.Na een succesvol jaar in München verhuisde hij naar de Universiteit van Berlijn omdat deze betere natuurkundelaboratoria had dan München.In Berlijn, op 21-jarige leeftijd, begon Hertz te werken in de laboratoria van de grote natuurkundige Hermann von Helmholtz.Helmholtz moet een zeldzaam talent in Hertz herkend hebben en hem onmiddellijk gevraagd hebben aan een probleem te werken waarvan hij de oplossing bijzonder interessant vond. Het probleem was het onderwerp van een felle discussie tussen Helmholtz en een andere natuurkundige met de naam Wilhelm Weber.
de afdeling filosofie van de Universiteit van Berlijn, met aanmoediging van Helmholtz, had een prijs aangeboden aan iedereen die het probleem kon oplossen: beweegt elektriciteit met inertie? Als alternatief kunnen we de vraag stellen in de vorm: heeft elektrische stroom massa? Of, zoals omlijst door Hertz: heeft elektrische stroom kinetische energie?
Hertz begon aan het probleem te werken en viel al snel in een aangename routine: het bijwonen van een lezing elke ochtend in ofwel analytische dynamica of elektriciteit & magnetisme, het uitvoeren van experimenten in het laboratorium tot 16: 00, dan lezen, berekenen en denken in de avond. Hij ontwierp zelf experimenten die volgens hem Helmholtz ‘ vraag zouden beantwoorden. Hij begon echt te genieten van zichzelf, schrijven naar huis:
” ik kan u niet vertellen hoeveel meer voldoening het mij geeft om kennis voor mezelf en voor anderen rechtstreeks uit de natuur te verwerven, in plaats van alleen van anderen en mijzelf te leren.”
de prijs
in augustus 1879, 22 jaar oud, Won Hertz de prijs – een gouden medaille. In een reeks zeer gevoelige experimenten toonde hij aan dat als elektrische stroom een massa heeft, het ongelooflijk klein moet zijn. We moeten in gedachten houden dat toen Hertz dit werk uitvoerde het elektron – de drager van elektrische stroom – nog niet eens ontdekt was. De ontdekking van J. J. Thomson werd gedaan in 1897, 18 jaar na Hertz ‘ werk.
1.109 x 1030 elektronen hebben een massa van 1 kg.
de massa van 1.109 x 1030 mensen zouden gelijk staan aan meer dan 30 zonnestelsels zoals het onze.
de massa van het elektron is inderdaad klein.
andere natuurkundigen begonnen te merken hoe verblindend Hertz ‘ werk was – de jonge student samen experimenten in de voorhoede van de natuurkunde, persoonlijk aanpassen van apparaten als dat nodig was. Zijn praktische vaardigheden, die ‘ s avonds thuis werden ontwikkeld, bleken onbetaalbaar te zijn. Zijn bekroonde werk werd gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Annalen der Physik.Helmholtz erkende het ongelooflijke talent dat hij in zijn laboratorium had en vroeg Hertz nu om mee te doen voor een prijs die werd aangeboden door de Berlijnse Academie: het verifiëren van James Clerk Maxwell ‘ s theorie van elektromagnetisme. Maxwell had in 1864 verklaard dat licht een elektromagnetische golf was en dat andere soorten elektromagnetische golf ook zouden kunnen bestaan. Doctor in de natuurkunde Hertz wees dit project af; Hij geloofde dat de poging, zonder garantie van succes, meerdere jaren werk zou vergen. Hij was ambitieus en wilde snel nieuwe resultaten publiceren om zijn reputatie te vestigen.
in plaats van voor de prijs te werken, voerde hij een meesterlijk drie maanden durend project uit over elektromagnetische inductie. Hij schreef dit op als een thesis. In februari 1880, op de leeftijd van 23, zijn proefschrift bracht hem de toekenning van een doctoraat in de natuurkunde. Helmholtz stelde hem al snel aan als universitair docent. Later dat jaar schreef Hertz:
“ik word me steeds meer bewust, en op meer manieren dan verwacht, dat ik in het centrum van mijn eigen veld sta; en of het nu dwaasheid of wijsheid is, het is een zeer aangenaam gevoel.”
Hertz verbleef tot 1883 in Helmholtz ‘ laboratorium, gedurende welke hij 15 artikelen publiceerde in wetenschappelijke tijdschriften.
mathematische fysica in Kiel
Hertz was een begaafd experimenteel natuurkundige, maar de concurrentie om een lezing te krijgen in Berlijn was hoog. In plaats daarvan werd Hertz, met steun van Helmholtz, docent wiskundige natuurkunde aan de Universiteit van Kiel. Deze positie, theoretisch in plaats van experimenteel, breidde zijn capaciteiten uit. In Kiel begon hij de vergelijkingen van Maxwell onder de knie te krijgen, door in zijn dagboek te schrijven:
het resultaat van Hertz ‘werk was een hoog aangeschreven artikel waarin Maxwell’ s elektromagnetische theorie werd vergeleken met concurrerende theorieën. Hij concludeerde dat Maxwell ‘ s theorie er het meest veelbelovend uitzag. In feite herwerkte hij Maxwell ‘ s vergelijkingen in een meer handige vorm.
hij schreef later:Heinrich Hertz “vanaf het begin was Maxwell’ s theorie de meest elegante van allemaal … de fundamentele hypothese van Maxwell ‘ s theorie was in tegenspraak met de gebruikelijke opvattingen, en werd niet ondersteund door bewijs van beslissende experimenten.”
de ontdekking van radiogolven
Als u een wat meer gedetailleerde technische beschrijving van Hertz ‘ ontdekking van radiogolven wilt, hebben we hier een.In maart 1885, wanhopig om terug te keren naar de experimentele fysica, verhuisde Hertz naar de Universiteit van Karlsruhe. Op 28-jarige leeftijd had hij een hoogleraarschap verworven. Hij kreeg zelfs nog twee andere hoogleraren aangeboden, een teken van zijn bloeiende reputatie. Hij koos Karlsruhe omdat het de beste laboratoriumfaciliteiten had.Hij vroeg zich af welke richting zijn onderzoek moest uitgaan, maar zijn gedachten dreven af naar het prijswerk dat Helmholtz zes jaar eerder niet had kunnen overtuigen: Maxwell ‘ s theorie bewijzen door experiment.
Hertz besloot dat deze machtige onderneming de focus zou zijn van zijn onderzoek in Karlsruhe.
een vonk die alles veranderde
na enkele maanden van experimentele proeven, begonnen de schijnbaar onbreekbare muren die alle pogingen om Maxwell ‘ s theorie te bewijzen hadden gefrustreerd, af te brokkelen.
het begon met een vonk.Het begon met een toevallige waarneming begin oktober 1886, toen Hertz studenten elektrische vonken liet zien. Hertz begon diep na te denken over vonken en hun effecten in elektrische circuits. Hij begon een reeks experimenten, het genereren van vonken op verschillende manieren.
hij ontdekte iets verbazingwekkends. Vonken produceerden een regelmatige elektrische trilling binnen de elektrische draden waar ze tussen sprongen. De vibratie bewoog elke seconde vaker heen en weer dan alles wat Hertz ooit eerder had meegemaakt in zijn elektrische werk.
hij wist dat de trilling bestond uit snel versnellende en vertragende elektrische ladingen. Als Maxwell ‘ s theorie juist was, zouden deze ladingen elektromagnetische golven uitstralen die net als licht door de lucht zouden gaan.
het produceren en detecteren van radiogolven
in November 1886 bouwde Hertz het onderstaande apparaat.
De Oscillator. Aan de uiteinden zijn twee holle zink bollen met een diameter van 30 cm. De bollen zijn elk verbonden met koperdraden die in het midden lopen waar een spleet is waar vonken tussen kunnen springen.
Hij paste hoogspannings-a. c. – elektriciteit toe over de centrale vonkspleet, waardoor vonken ontstonden.
de vonken veroorzaakten hevige elektrische stroompulsen in de koperdraden. Deze pulsen weerkaatsten binnen de draden, en stegen heen en weer met een snelheid van ongeveer 100 miljoen per seconde. Zoals Maxwell had voorspeld, produceerden de oscillerende elektrische ladingen elektromagnetische golven-radiogolven-die zich door de lucht rond de draden verspreidden. Sommige van de golven bereikten een lus van koperdraad 1,5 meter afstand, het produceren van pieken van elektrische stroom in het. Deze pieken zorgden ervoor dat vonken over een vonkgat in de lus sprongen.
dit was een experimentele triomf. Hertz had radiogolven geproduceerd en gedetecteerd. Hij had elektrische energie doorgegeven door de lucht van het ene apparaat naar het andere gelegen op meer dan een meter afstand. Er waren geen verbindingsdraden nodig.
verdergaande
gedurende de volgende drie jaar, in een reeks briljante experimenten, bevestigde Hertz de theorie van Maxwell volledig. Hij bewees zonder twijfel dat zijn apparaat elektromagnetische golven produceerde, waarmee hij aantoonde dat de energie die uit zijn elektrische oscillatoren straalde, gereflecteerd, gebroken kon worden, interferentiepatronen kon produceren en staande golven kon produceren, net als licht. Hertz ‘ experiment bewees dat radiogolven en lichtgolven deel uitmaakten van dezelfde familie, die we vandaag het elektromagnetisch spectrum noemen.
het elektromagnetische spectrum. Hertz ontdekte het radiogedeelte van het spectrum.Vreemd genoeg begreep Hertz het enorme praktische belang van de elektromagnetische golven die hij had geproduceerd niet.
dit was omdat Hertz een van de zuiverste wetenschappers was. Hij was alleen geïnteresseerd in het ontwerpen van experimenten om de natuur te verleiden om haar mysteries aan hem te onthullen. Als hij dit eenmaal had bereikt, zou hij verder gaan en alle praktische toepassingen aan anderen overlaten om te exploiteren.
de golven Hertz voor het eerst gegenereerd in November 1886 veranderde snel de wereld. In 1896 had Guglielmo Marconi een octrooi aangevraagd voor draadloze communicatie. In 1901 had hij een draadloos signaal uitgezonden over de Atlantische Oceaan van Groot-Brittannië naar Canada.De ontdekking van Hertz was de eerste steen voor een groot deel van onze moderne communicatietechnologie. Radio, televisie, satellietcommunicatie en mobiele telefoons zijn er allemaal van afhankelijk. Zelfs magnetrons gebruiken elektromagnetische golven: de golven dringen het voedsel binnen en verwarmen het snel van binnenuit. Ons vermogen om radiogolven te detecteren heeft ook de wetenschap van de astronomie veranderd. Radioastronomie heeft ons in staat gesteld om functies te’ zien ‘ die we niet kunnen zien in het zichtbare deel van het spectrum. En omdat bliksem radiogolven uitzendt, kunnen we zelfs luisteren naar bliksemstormen op Jupiter en Saturnus. Zowel wetenschappers als niet-wetenschappers hebben veel te danken aan Heinrich Hertz.Het foto-elektrisch Effect
in 1887, als onderdeel van zijn werk over elektromagnetisme, rapporteerde Hertz een fenomeen dat enorme implicaties had voor de toekomst van de fysica en ons fundamentele begrip van het heelal. Het werd bekend als het foto-elektrisch effect.
hij straalde ultraviolet licht op elektrisch geladen metaal en merkte op dat het UV-licht ervoor leek te zorgen dat het metaal zijn lading sneller verloor dan anders.
hij schreef het werk, publiceerde het in Annalen der Physik en liet het aan anderen over. Het zou een fascinerend fenomeen zijn geweest voor Hertz zelf om te onderzoeken, maar hij was te opgewonden in zijn Maxwell project op het moment.Onderzoekers haastten zich om het nieuwe fenomeen dat Hertz had aangekondigd, te onderzoeken.
In 1899 J. J. Thomson, de ontdekker van het elektron, stelde vast dat ultraviolet licht eigenlijk elektronen uit metaal heeft uitgestoten.
dit leidde Albert Einstein tot een heroverweging van de theorie van het licht. In 1905 stelde hij terecht voor dat licht in verschillende energiepakketten kwam, fotonen genaamd. Fotonen van ultraviolet licht hebben de juiste hoeveelheid energie om te interageren met elektronen in metalen, waardoor de elektronen genoeg energie om te ontsnappen uit het metaal. Einsteins verklaring van het foto-elektrisch effect was een van de belangrijkste drijfveren bij het construeren van een geheel nieuwe manier om gebeurtenissen op atomaire schaal te beschrijven – de kwantumfysica. Einstein kreeg in 1921 de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor het verklaren van het effect dat Hertz 34 jaar eerder had ontdekt.
het foto-elektrisch effect. Fotonen van UV-licht dragen de juiste hoeveelheid energie om elektronen uit een metaal te werpen.
enkele persoonlijke gegevens en het einde
Hertz trouwde in 1886, 29 jaar oud, in Karlsruhe met Elisabeth Doll. Ze was de dochter van een wiskundige. Ze kregen twee dochters, Johanna en Mathilde. Mathilde werd een invloedrijk bioloog, die tot nadenken stemmende ontdekkingen deed op het gebied van hoe dieren problemen oplossen.
op 35-jarige leeftijd werd Hertz zeer ziek en leed aan ernstige migraine. De artsen dachten dat hij een infectie had. Ze voerden een reeks operaties uit, maar Hertz bleef achteruitgaan. Heinrich Rudolf Hertz overleed op 36-jarige leeftijd in Bonn op 1 januari 1894 aan een ontsteking van de bloedvaten ten gevolge van immuunsysteemproblemen, met name granulomatose met polyangiitis. Hij werd begraven in zijn geboortestad Hamburg, op de begraafplaats van Ohlsdorf.In 1930 werd de frequentie-eenheid hertz genoemd door de Internationale Elektrotechnische Commissie. In 1960 werd de eenheid officieel benoemd door de Algemene Conferentie voor maten en gewichten.
auteur van deze pagina: The Doc
afbeeldingen digitaal verbeterd en gekleurd door deze website. © Alle rechten voorbehouden.
citeer deze pagina
gebruik de volgende MLA-compliant citaat:
"Heinrich Hertz." Famous Scientists. famousscientists.org. 23 Nov. 2015. Web. <www.famousscientists.org/heinrich-hertz/>.
gepubliceerd door beroemde wetenschappers.org
verder lezen
Heinrich Hertz
elektrische golven
Macmillan and Co., 1893
Sir Oliver Lodge
the work of Hertz and some of his successors
D. van Nostrand Company, 1894
Rollo Appleyard
Pioneers of Electrical Communication: Heinrich Rudolf Hertz
Electrical Communication, No. 2, 2, p63-77, oktober 1927
G. R. M. Garratt
The Early History of Radio: From Faraday to Marconi
IET, 1994
Jed Z. Buchwald
het creëren van wetenschappelijke Effecten: Heinrich Hertz and Electric Waves
University of Chicago Press, 1994
Michael Heidelberger, Gregor Schiemann
the Significance of the Hypothetical in the Natural Sciences
Walter De Gruyter, 2009
D. Baird,R. I. Hughes, Alfred Nordmann (Editors)
Heinrich Hertz: Klassiek natuurkundige, Modern filosoof
Springer Science & Business Media, 2013