Биогафии

Генрих герц краткая биография и его открытия. Известные приборы Герца. Научные работы Герца

ГЕНРИХ РУДОЛЬФ ГЕРЦ

В истории науки не так много открытий, с которыми приходится соприкасаться каждый день. Но без того, что сделал Генрих Герц, современную жизнь представить уже невозможно, поскольку радио и телевидение являются необходимой частью нашего быта, а он сделал открытие именно в этой области.

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 года в семье адвоката, позже ставшего сенатором. Мальчик был слабым и болезненным, но благополучно преодолел необычайно трудные для него первые годы жизни, и, к радости родителей, выровнялся, стал здоровым и жизнерадостным.

Все считали, что он пойдёт по стопам отца. И действительно, Генрих поступил в Гамбургское реальное училище и собирался изучать юриспруденцию. Однако после того, как у них в училище начались занятия по физике, его интересы круто изменились. К счастью, родители не мешали мальчику искать своё призвание и разрешили ему перейти в гимназию, окончив которую, он получал право поступления в университет.

Получив аттестат зрелости, Герц уехал в 1875 году в Дрезден и поступил в высшее техническое училище. Вначале ему там понравилось, но постепенно юноша понял, что карьера инженера не для него. 1 ноября 1877 года он отправил родителям письмо, где были такие слова: «Раньше я часто говорил себе, что быть посредственным инженером для меня предпочтительнее, чем посредственным учёным. А теперь думаю, что Шиллер прав, сказав: „Кто трусит рисковать жизнью, тот не добьётся в ней успеха“. И эта излишняя моя осторожность была бы с моей стороны безумием».

Поэтому он ушёл из училища и отправился в Мюнхен, где был принят сразу на второй курс университета. Проведённые в Мюнхене годы показали, что университетских знаний недостаточно; для самостоятельных научных занятий необходимо было найти учёного, который согласился бы стать его научным руководителем. Вот почему после окончания университета Герц отправился в Берлин, где устроился ассистентом в лаборатории крупнейшего немецкого физика того времени Германа Гельмгольца.

Гельмгольц вскоре заметил талантливого юношу, и между ними установились хорошие отношения, которые впоследствии перешли в тесную дружбу и одновременно в научное сотрудничество. Под руководством Гельмгольца Герц защитил диссертацию и стал признанным специалистом в своей области.

Гельмгольц в своём некрологе вспоминает начало научного пути Герца, когда он предложил ему тему для студенческой работы из области электродинамики, «будучи уверен, что Герц заинтересуется этим вопросом и успешно его разрешит». Таким образом, Гельмгольц ввёл Герца в ту область, в которой ему впоследствии пришлось сделать фундаментальные открытия и обессмертить себя. Характеризуя состояние электродинамики в то время (лето 1879 года), Гельмгольц писал: «…область электродинамики превратилась в то время в бездорожную пустыню. Факты, основанные на наблюдениях и следствиях из весьма сомнительных теорий, - всё это было вперемежку соединено между собой». Именно в этот год Герц родился как учёный.

Начинающего учёного всецело захватила работа над обязательной для выпускника университета докторской диссертацией, которую он хотел закончить как можно скорее. 5 февраля 1880 года Генрих Герц был увенчан степенью доктора наук с редким в истории Берлинского университета, да ещё у таких строгих профессоров, как Кирхгоф и Гельмгольц, предикатом - с отличием. Его дипломная работа «Об индукции во вращающемся шаре» была теоретической, и он продолжал заниматься теоретическими изысканиями в физическом институте при университете.

Но Генрих Герц стал сомневаться, так как он считал, что теоретические работы, опубликованные им, случайны для него как для учёного. Его всё больше и больше стали привлекать эксперименты.

По рекомендации своего учителя в 1883 году Герц получил должность доцента в Киле, а через шесть лет стал профессором физики в Высшей технической школе в Карлсруэ. Здесь у Герца была своя собственная экспериментальная лаборатория, которая обеспечила ему свободу творчества, возможность заниматься тем, к чему он чувствовал интерес и признание. Герц осознал, что больше всего на свете его интересует электричество, быстрые электрические колебания, над изучением которых он трудился ещё в студенческие годы. Именно в Карлсруэ начался наиболее плодотворный период его научной деятельности, который, к сожалению, продолжался недолго.

В работе 1884 года Герц показывает, что максвелловская электродинамика обладает преимуществами по отношению к обычной, но считает недоказанным, что она является единственно возможной. В дальнейшем Герц, однако, остановился на компромиссной теории Гельмгольца. Гельмгольц взял у Максвелла и Фарадея признание роли среды в электромагнитных процессах, но в отличие от Максвелла считал, что действие незамкнутых токов должно быть отлично от действия замкнутых токов.

Этот вопрос изучал в лаборатории Гельмгольца Н. Н. Шиллер в 1876 году. Шиллер не обнаружил различия между замкнутыми и незамкнутыми токами, как то и должно было быть по теории Максвелла! Но, видимо, Гельмгольц не удовлетворился этим и предложил Герцу вновь заняться проверкой теории Максвелла.

Подсчёты Герца показали, что ожидаемый эффект даже при наиболее благоприятных условиях будет слишком мал, и он «отказался от разработки задачи». Однако с этих пор он не переставал думать о возможных путях её решения и его внимание «было обострено в отношении всего, что связано с электрическими колебаниями».

К началу исследований Герца электрические колебания были изучены и теоретически и экспериментально. Герц с его обострённым вниманием к этому вопросу, работая в высшей технической школе в Карлсруэ, нашёл в физическом кабинете пару индукционных катушек, предназначавшихся для лекционных демонстраций. «Меня поразило, - писал он, - что для получения искр в одной обмотке не было необходимости разряжать большие батареи через другую и, более того, что для этого достаточны небольшие лейденские банки и даже разряды небольшого индукционного аппарата, если только разряд пробивал искровой промежуток». Экспериментируя с этими катушками, Герц пришёл к идее своего первого опыта.

Экспериментальную установку и сами опыты Герц описал в опубликованной в 1887 году статье «О весьма быстрых электрических колебаниях». Герц описывает здесь способ генерации колебаний, «приблизительно в сто раз быстрее наблюдённых Феддерсеном». «Период этих колебаний, - пишет Герц, - определяемый, конечно, лишь при помощи теории, измеряется стомиллионными долями секунды. Следовательно, в отношении продолжительности они занимают среднее место между звуковыми колебаниями весомых тел и световыми колебаниями эфира». Но ни о каких электромагнитных волнах длиной порядка трёх метров Герц в этой работе не говорит. Всё, что он сделал, это сконструировал генератор и приёмник электрических колебаний, изучая индукционное действие колебательного контура генератора на колебательный контур приёмника при максимальном расстоянии между ними три метра.

В работе «О действиях тока» Герц перешёл к изучению явлений на более далёком расстоянии, работая в аудитории длиной 14 метров и шириной 12 метров. Он обнаружил, что если расстояние приёмника от вибратора менее одного метра, то характер распределения электрической силы аналогичен полю диполя и убывает обратно пропорционально кубу расстояния. Однако на расстояниях, превышающих три метра, поле убывает значительно медленнее и неодинаково в различных направлениях. В направлении оси вибратора действие убывает значительно быстрее, чем в направлении, перпендикулярном оси, и едва заметно на расстоянии четырёх метров, тогда как в перпендикулярном направлении оно достигает расстояний, больших двенадцати метров.

Этот результат противоречит всем законам теории дальнодействия. Герц продолжал исследование в волновой зоне своего вибратора, поле которого он позже рассчитал теоретически. В ряде последующих работ Герц неопровержимо доказал существование электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью. «Результаты опытов, поставленных мною над быстрыми электрическими колебаниями, - писал Герц в своей восьмой статье 1888 года, - показали мне, что теория Максвелла обладает преимуществом перед всеми другими теориями электродинамики».

Поле в этой волновой зоне в различные моменты времени Герц изобразил с помощью картины силовых линий. Эти рисунки Герца вошли во все учебники электричества. Расчёты Герца легли в основу теории излучения антенн и классической теории излучения атомов и молекул.

Таким образом, Герц в процессе своих исследований окончательно и безоговорочно перешёл на точку зрения Максвелла, придал удобную форму его уравнениям, дополнил теорию Максвелла теорией электромагнитного излучения. Герц получил экспериментально электромагнитные волны, предсказанные теорией Максвелла, и показал их тождество с волнами света.

В 1889 году на 62-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей Герц прочитал доклад «О соотношении между светом и электричеством». Здесь он подводит итоги своих опытов в следующих словах: «Все эти опыты очень просты в принципе, но, тем не менее, они влекут за собой важнейшие следствия. Они рушат всякую теорию, которая считает, что электрические силы перепрыгивают пространство мгновенно Они означают блестящую победу теории Максвелла… Насколько маловероятным казалось ранее её воззрение на сущность света, настолько трудно теперь не разделить это воззрение».

В 1890 году Герц опубликовал две статьи: «Об основных уравнениях электродинамики в покоящихся телах» и «Об основных уравнениях электродинамики для движущихся тел». Эти статьи содержали исследования о распространении «лучей электрической силы» и, в сущности, давали то каноническое изложение максвелловской теории электрического поля, которое вошло с тех пор в учебную литературу.

Опыты Герца вызвали огромный резонанс. Особое внимание привлекли опыты, описанные в работе «О лучах электрической силы». «Эти опыты с вогнутыми зеркалами, - писал Герц во „Введении“ к своей книге „Исследования по распространению электрической силы“, - быстро обратили на себя внимание, они часто повторялись и подтверждались. Они получили положительную оценку, которая далеко превзошла мои ожидания».

Среди многочисленных повторений опытов Герца особое место занимают опыты русского физика П. Н. Лебедева, опубликованные в 1895 году, первом году после смерти Герца.

В последние годы жизни Герц переехал в Бонн, где также возглавил кафедру физики в местном университете. Там он совершил ещё одно крупнейшее открытие. В своей работе «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд», поступившей в «Протоколы Берлинской академии наук» 9 июня 1887 года, Герц описывает важное явление, открытое им и получившее впоследствии название фотоэлектрического эффекта.

Это замечательное открытие было сделано благодаря несовершенству герцевского метода детектирования колебаний: искры, возбуждаемые в приёмнике, были настолько слабы, что Герц решил для облегчения наблюдения поместить приёмник в тёмный футляр. Однако оказалось, что максимальная длина искры при этом значительно меньше, чем в открытом контуре. Удаляя последовательно стенки футляра, Герц заметил, что мешающее действие оказывает стенка, обращённая к искре генератора. Исследуя тщательно это явление, Герц установил причину, облегчающую искровой разряд приёмника, - ультрафиолетовое свечение искры генератора. Таким образом, чисто случайно, как пишет сам Герц, был открыт важный факт, не имевший прямого отношения к цели исследования. Этот факт сразу же привлёк внимание ряда исследователей, в том числе профессора Московского университета А. Г. Столетова, особенно тщательно исследовавшего новый эффект, названный им актиноэлектрическим.

Исследовать это явление детально Герц не успел, поскольку скоропостижно умер от злокачественной опухоли 1 января 1894 года. До последних дней жизни учёный работал над книгой «Принципы механики, изложенные в новой связи». В ней он стремился осмыслить собственные открытия и наметить дальнейшие пути исследования электрических явлений.

После безвременной смерти учёного этот труд закончил и подготовил к изданию Герман Гельмгольц. В предисловии к книге он назвал Герца самым талантливым из своих учеников и предсказал, что его открытия будут определять развитие науки на многие десятилетия вперёд.

Слова Гельмгольца оказались пророческими и начали сбываться уже через несколько лет после смерти учёного. А в XX веке из работ Герца возникли практически все направления современной физики.

Из книги Все монархи мира. Западная Европа автора

Рудольф I Немецкий король и император «Священной Римской империи» из рода Габсбургов, правивший в 1273-1291 гг.Ж.: 1) с 1241 г. Гертруда, дочь Буркгардта III, графа Гоэнбергского и Гейгердлохского (род. 1220 г. ум. 1281 г.); 2) с 1284 г. Агнеса, дочь герцога Бургундии Гуго IV (род. 1270 г. ум. 1323

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ГЕ) автора БСЭ

Рудольф II Из династии Габсбургов. Король Венгрии в 1572-1608 гг. Король Чехии в 1575-1611 гг. Немецкий король в 1575-1612 гг. Император «Священной Римской империи» в 1576-1612 гг. Сын Максимилиана II и Марии Габсбург.Род. 17 июля 1552 г. ум. 20 янв. 1612 г.В 1563 г. отец отправил Рудольфа вместе с младшим

Из книги Большая Советская Энциклопедия (РУ) автора БСЭ

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ТУ) автора БСЭ

Герц Густав Герц, Херц (Hertz) Густав (р. 22.7.1887, Гамбург), немецкий физик, член Германской АН в Берлине. Племянник Генриха Герца. Учился в Гёттингенском, Мюнхенском и Берлинском университетах. С 1917 приват-доцент Берлинского университета. В 1920-25 работал в лаборатории ламп

Из книги 100 великих пророков и вероучителей автора Рыжов Константин Владиславович

Герц (единица частоты) Герц, единица частоты. Названа в честь Генриха Герца. Сокращённое обозначение: русское гц, международное Hz. 1 Г. - частота периодического процесса, при которой за время в 1 сек происходит один цикл процесса. Широко применяются кратные единицы от Г. -

Из книги 100 великих учёных автора Самин Дмитрий

Герц Фридрих Отто Герц, Херц (Hertz) Фридрих Отто (р. 26.3.1878), австрийский социал-демократ, социолог, историк, экономист. Окончил Венский университет. В 1920-30-х гг. советник министра при Австрийской федеральной канцелярии, в 1930-33 профессор экономики и социологии университета в

Из книги 100 великих авантюристов автора Муромов Игорь

ГЕНРИХ РУДОЛЬФ ГЕРЦ (1857–1894)В истории науки не так много открытий, с которыми приходится соприкасаться каждый день. Но без того, что сделал Генрих Герц, современную жизнь представить уже невозможно, поскольку радио и телевидение являются необходимой частью нашего быта, а

Из книги автора

Корнелиус Герц (1845–1898) Политический интриган и финансовый спекулянт. Каждое его действие подвергалось самым немыслимым истолкованиям, от связи с ним зависела политическая карьера наиболее влиятельных руководителей буржуазных партий, парламентариев и министров. Один

Из книги автора

Из книги автора

Рудольф Рудольф (1858–1889) - кронпринц, сын императора Франца Иосифа I, наследник престола Австро - Венгерской империи.Кронпринц Рудольф был женат на бельгийской принцессе Стефании, однако при этом имел любовную связь с дочерью баронессы Вечеры, семнадцатилетней

Из книги автора

1896 г. Попов передает телеграмму «Генрих Герц», первая заявка Маркони, Попов показывает грозоотметчик на Нижегородской ярмарке В 1896 году, 12 марта русского стиля, Попов собирает полный комплект своего радиотелеграфа и вторым после англичанина Лоджа, который сделал это

Радио 1957 №2

К столетию со дня рождения

„...Герцу даже и не приходит в голову возможность нематериалистического взгляда на энергию"

В. И. Ленин

Трудно представить себе жизнь современного общества без средств радиоэлектроники. Нет такой отрасли науки и техники, народного хозяйства, где бы влияние радиоэлектроники не сказывалось в той или другой степени.

Величайшее достижение нашей эпохи - раскрытие атомного ядра и покорение его энергии - было бы невозможным без широчайшего привлечения методов и средств радиоэлектроники в ядерных исследованиях.

С радиоэлектроникой неразрывно связана широкая автоматизация производственных процессов в промышленности, на транспорте и в связи, имеющая целью повышение производительности труда, уменьшение опасности производства и в конечном итоге повышение благосостояния и культурного уровня трудящихся нашей Родины.

Изобретение радио и дальнейшее бурное развитие радиоэлектроники сделались возможными в результате важнейших исследований и открытий, доказавших родство двух явлений природы - световых и электрических и раскрывших физическую сущность этих явлений.

Ещё в середине XVIII столетия выдающийся русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов высказал предположение, что свет распространяется колебательным движением подобно волнам.

Исключительно важные исследования Фарадея, Максвелла и Герца привели к полному изменению идеалистических представлений об электрических явлениях как о мгновенном «действии на расстоянии» без какой-либо связи с окружающей средой и временем.

Фарадей считал, что магнитные явления сосредоточены в среде, окружающей магнитные тела или проводники, по которым протекает электрический ток. Он экспериментально доказал, что все пространство пронизывается силовыми магнитными линиями, которые и являются носителями магнитных действий. Этим самым Фарадей противопоставил представление о среде как носителе электромагнитных явлений воззрению Ньютона и его последователей, рассматривавших электромагнитные явления как проявление действия сил между проводниками или магнитами без участия окружающей среды, т. е. проявление «прямого и мгновенного действия сил».

Исследуя явления электромагнитной индукции, Фарадей вплотную подошёл к открытию электромагнитных волн. В этой связи большой интерес представляет письмо Фарадея, датированное 12 марта 1832 г. и обнаруженное в 1938 г. в опечатанном виде в Англии, с надписью на нем: «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в запечатанном конверте в архивах Королевского общества».

В этом письме он высказал следующие важные предположения:

Распространение магнитного воздействия происходит постепенно, с определённой скоростью;

Распространение магнитных сил имеет волновой характер и поэтому теория колебаний может быть приложена к магнитным и электрическим явлениям, так же как это было сделано по отношению к звуку.

Фарадей не смог при жизни подтвердить экспериментально или теоретически эти предположения. Только 31 год спустя, в 1863 г., другой английский учёный - Максвелл - в своей знаменитой работе «Трактат об электричестве и магнетизме» теоретически доказал существование электромагнитных волн.

Максвелл, сопоставляя известные из опыта свойства света со свойствами электромагнитных колебаний, вытекающих из разработанной им математической теории, пришёл к выводу, что свет есть электромагнитные волны, что в световой волне имеет место распространение электрического и магнитного поля. Максвелл подсчитал, что скорости распространения электромагнитных волн и световых волн примерно равны.

Замечательные теоретические исследования Максвелла не сразу получили признание, так как экспериментально подтвердить предсказания, вытекающие из его теории, оказалось не так просто. Как известно, сам Максвелл не предпринимал ничего для опытной проверки главнейшего из своих предсказаний - существование электромагнитных волн. Эта часть работы ожидала учёного с особо острыми экспериментаторскими способностями и глубокими материалистическими взглядами на энергию.

Таким человеком оказался великий немецкий учёный Генрих Рудольф Герц.

Родился Генрих Герц 22 февраля 1857 г. в Гамбурге. Будучи школьником, он уже проявлял большой интерес к физическим экспериментам, собственными руками изготовляя для этого различные приборы. После окончания средней школы Герц пережил некоторый период колебаний при выборе дальнейшего жизненного пути, который закончился тем, что Герц, поступив в Берлинский университет, безоговорочно посвятил себя физике. В университете Герц учился и работал под руководством известного немецкого учёного Гельмгольца. В этот период диапазон его научных интересов очень широк: он занимается исследованиями разряда в газах, гидрометрией и гидродинамикой, теорией упругости и др.

В 1884 г. Герц начинает заниматься электромагнитными колебаниями. В его дневнике за этот год сохранились записи: «Думал об электромагнитных лучах», «Думал об электромагнитной теории света». Можно предполагать, что с этого времени Герц начал решительно присоединяться к материалистическим воззрениям Фарадея и Максвелла на электрические явления.

В статье «О соотношениях между основными уравнениями электромагнетизма Максвелла и основными уравнениями, противополагаемыми электромагнетизму», опубликованной в 1884 г., Герц выступает как решительный противник идеалистического принципа «действия на расстоянии».

В 1886 г. Герц приступил к проведению своих знаменитых опытов, блестяще подтвердивших воззрения Фарадея и Максвелла и ставших мощным научным и экспериментальным фундаментом для современной радиоэлектроники.

В 1887 г. в результате экспериментальных исследований Герц показал, что электромагнитное поле, окружающее проводник, имеет характер волн, свойства которых совпадают с предсказанными Максвеллом. В процессе этих исследований Герц создаёт ряд приборов, излучающих электромагнитные колебания, постоянно переходя от замкнутого вибратора к прямолинейному проводу, известному в наше время под названием вибратора Герца.

Для исследования распространения электромагнитных колебаний Герц создаёт также приёмники электромагнитной энергии - замкнутые и открытые резонаторы.

Огромная практическая ценность опытов Герца заключается в том, что он показал, как излучать электромагнитные волны в пространство и как эти волны обнаруживать.

В своих экспериментальных исследованиях Герц стремился показать общность свойств световых и электромагнитных волн. Первые приборы Герца, работавшие на метровых волнах, не дали ему возможности осуществить это стремление. Поэтому он переходит на эксперименты с волнами порядка 60 см, которые и привели его к блестящим результатам, В 1888 г. Герц публикует свою поистине бессмертную работу «О лучах электрической силы», в которой он подвёл итоги своих экспериментов с волнами в 60 см и доказал, что их распространение подчиняется обычным оптическим законам.

Для полного подтверждения теории Максвелла необходимо было экспериментально получить электромагнитные волны, вплотную примыкающие к оптическим лучам (самым длинным инфракрасным лучам). Герцу это не удалось сделать. Эту задачу практически решила советский учёный Глаголева-Аркадьева, создавшая генератор, излучавший электромагнитные волны длиной от 0,18 до 0,3 мм, т. е. лежащие в области длинных инфракрасных волн.

Открытие и экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн, естественно, поставило вопрос об их использовании для практических нужд человечества и исторически, в первую очередь для осуществления электрической связи на расстоянии без проводов. После опубликования знаменитых опытов Герца идеи беспроволочного телеграфирования - прообраза современного радио - носились в воздухе. Характерно, что сам Герц, стремившийся экспериментировать с очень короткими волнами,- и это естественно, так как он стремился экспериментально доказать общность электромагнитных и световых волн,- скептически относился к возможности использования электромагнитных волн для целей телеграфирования без проводов. Так, например, в 1889 г. в известном письме к Губеру Герц писал: «...Если бы Вы были в состоянии построить вогнутые зеркала размером с материк, то Вы могли бы отлично поставить опыты, которые Вы имеете в виду. Но с обычными зеркалами практически сделать ничего нельзя, и Вы не сможете обнаружить ни малейшего действия...» Тем не менее эта задача была решена.

Неоценима заслуга русского учёного Александра Степановича Попова, сумевшего силой своего гения и упорным трудом заставить электромагнитные волны служить человечеству.

Высказывания М. В. Ломоносова, теоретические и экспериментальные работы Фарадея, Максвелла, Герца, великое изобретение А. С. Попова - все это ярчайший пример преемственности работ гениальных исследователей, обусловленной материалистическим взглядом на энергию.

А. С. Попов, работая над созданием беспроволочного телеграфа - радио, пошёл по пути замены зеркал длинным проводом - антенной и использования более длинных волн, чем те, которые исследовал Герц.

Последующее развитие радиотехники характеризовалось освоением длинных, средних и коротких волн. Ультракороткие волны, с которыми Герц осуществлял свои знаменитые эксперименты, долгие годы не выходили за пределы лабораторных стен. Только с изобретением и разработкой мощных источников генерации ультракоротких волн - магнетронов - началось бурное освоение этого диапазона для решения различных практических задач.

При этом в основу действия многих новых радиоэлектронных УКВ устройств положены открытые Герцем оптические свойства электромагнитных волн. К числу их относятся радиолокационные станции, радиорелейные линии связи и др. Очень часто в этих устройствах применяются отдельные элементы, использовавшиеся и Герцем, например параболические антенны.

Герцу принадлежит ещё одно замечательное открытие. Проводя опыты с искровыми разрядниками, Герц обнаружил, что при облучении разрядника ультрафиолетовыми лучами интенсивность искры увеличивается. Им было довольно подробно исследовано это явление, но объяснить, вскрыть сущность его Герц не смог.

В работе «О действии ультрафиолетового света на разряд электричества», опубликованной в 1887 г., Герц писал: «Согласно результатам наших опытов ультрафиолетовый свет обладает способностью увеличивать длину искры от разряда индукционной катушки и сродных разрядов. Условия, при которых он проявляет своё действие на эти разряды, конечно, довольно сложны и поэтому является желательным изучение действия также и при более простых условиях, в особенности без индукционной катушки.

Стараясь достичь успеха в этом отношении, я встретил затруднения. Поэтому в настоящее время я ограничиваюсь тем, что сообщаю установленные мной факты, не создавая никакой теории о том, каким образом возникают наблюдаемые явления» (подчёркнуто мной.- Л. Т.).

Эта задача была решена выдающимся русским учёным А. Г. Столетовым, который вскрыл физический смысл явления, обнаруженного Герцем, сформулировал основные законы внешнего фотоэлектрического эффекта и изобрёл фотоэлемент.

Последние годы своей жизни Герц занимался исследованиями в области механики, изучал условия распространения катодных лучей в тонких металлических слоях.

Смерть рано прервала эту замечательную жизнь. 1 января 1894 г. в возрасте 37 лет Генрих Рудольф Герц скончался.

Спустя пять лет результаты его замечательных работ послужили основой для выдающегося изобретения современности - радио.

Имя Генриха Герца будет сохранено в памяти прогрессивных людей всего мира.

Генрих Рудольф Герц относится к числу немецких ученых XIX века.

Он прославился благодаря своим экспериментально подтвержденным работам об электромагнитных волнах. Его считают одним из основателей электродинамики.

Ранние годы

Родился будущий ученый 22.02.1857 в зажиточной семье юриста в Гамбурге. Позже его отец стал сенатором, а его матерью была дочь армейского врача.

У мальчика было трое братьев и сестра. Он с детства был обладателем феноменальной памятью, это позволило ему без лишнего труда изучать языки. В школе он проявлял невероятный интерес к наукам.

Кроме школьных занятий он ходил в ремесленные кружки, такие как: столярные и слесарные. Он достиг высоких результатов в обоих сферах своих увлечений. В эти года он начинает конструировать свои первые изобретения.

В Дрездене, а затем в Мюнхене, Генрих поступает в политехникум для получения образования инженера. Но на этом он не останавливается, окончив данное учебное заведение он решает пойти дальше. Написав родителям письмо, в котором говорилось о его решении стать ученым.

Они поддержали сына, и вскоре он покидает город и переезжает в Берлин для дальнейшего обучения.

Научные работы Герца

Всю свою не долгую, но интересную жизнь Генрих посвятил науке. Интерес он проявлял к:

  • метеорологии;
  • механике контактного взаимодействия;
  • электромагнитным волнам.

Он также открыл внешний фотоэффект. Особого вклада в метеорологию Герц не сделал, но он владел глубоким интересом к данной теме. Он увлекся ею в результате общения со своим профессором из политехникума в Мюнхене. Написал некое количество статей, когда был ассистентом.

В течение двух лет, с 1881 по 1882 года, Герц размещает две статья по тематике, вскоре которую назовут "механика контактного взаимодействия". Они оказались очень полезными и принесли первые лучи славы ученому. Первый заметил недоработки в статьях Жозеф Буссинеск, тем самым доказав их важность. В них рассказывалось о поведении двух соприкасаемых асимметричных объектах под прессом.

В период с 1885 до 1889 года Генрих проводит эксперименты, принесшие ему славу. Он доказал существования электромагнитных волн. Он исследовал: скорость их распространения, отражение и преломление.

Награды

Генрих Рудольф Герц был награжден медалью Меттеучи Итальянским обществом наук в 1889 году. Парижская академия наук и Венская императорская академия поблагодарили его за труды премиями Лаказа и Баумгартнера. Позже ему вручили медаль Румфорда, в Королевской академии в 1891 году в Турине наградила Герца премией Бресса.

Также он был удостоен Прусским орденом Короны и японским орденом Священного сокровища.

Смерть ученого

Великий ученый прожил достойную похвал, но короткую жизнь. После нескольких операций проведенных в попытках излечить больного, Герц умер от гранулематоза Вегенера. За 36 лет жизни он сделал много полезных открытий, которые помогают современному человеку. Его похоронили в Гамбурге.

Наследие

18 декабря 1897 года одними из первых переданных по радио словами были:" Генрих Герц". Международная электротехническая комиссия приняла решение, называть единицу измерения количества циклов в секунду - Герц (Гц),занесена в систему Си. Также есть медаль в честь ученого. В честь Герца назван кратер, находящийся на востоке с обратной стороны луны.

В 1896 году учёный Попов, изобретатель радио, осуществил передачу и прием первой в мире радиограммы. Текст её состоял из двух слов "Генрих Герц". Это было чествование немецкого физика, который внес огромный вклад в науку, экспериментально доказав существование электромагнитных волн. В истории науки не так много открытий, с которыми мы соприкасаемся ежедневно. Но без Генриха Герца современный мир выглядел бы совсем по-другому, потому что всё, предназначенное для коммуникации, основано на его изобретениях.

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 года в семье почтенного адвоката. Мальчик рос слабым и болезненным, но благополучно пережил трудные для него первые годы жизни, и вырос веселым и здоровым, к радости родителей. Все вокруг пророчили ему потрясающую карьеру, если бы он выбрал идти по стопам отца. Генрих так и собирался сделать - поступил в Гамбургское реальное училище и собирался изучать юриспруденцию. Но его интересы изменилось, когда в училище начался курс физики. Родители не мешали сыну самостоятельно принять выбор и разрешили перейти из училища в гимназию, после которой он мог поступить в университет.

В 1875 Герц уехал в Дрезден поступил в высшее техническое училище. Сначала профессия инженера ему понравилась, однако позже он написал матери, что быть посредственным ученым для него предпочтительнее, чем быть посредственным инженером. Поэтому он ушел из училища и отправился в Мюнхен, где его сразу приняли на второй курс университета. Годы, проведенные в Мюнхене показали Генриху, что университетских знаний недостаточно, необходим был учёный, согласный стать его научным руководителем. Поэтому после окончания университета Герц отправился в Берлин и устроился ассистентом в лабораторию крупнейшего немецкого физика того времени Германа Гельмгольца.

Маститый учёный обратил внимание на талантливого юношу, у них установились хорошие отношения, которые вылились в крепкую дружбу и тесное научное сотрудничество. Под руководством Гельмгольца Герц на отлично защитил докторскую диссертацию по теме "Об индукции во вращающемся шаре". В какой-то момент Генрих начал сомневаться, что его опубликованные теоретические работы имеют ценность для него, как для учёного. Его все больше и больше привлекали эксперименты.

По протекции своего учителя, Герц получил место доцента в Киле, а через шесть лет стал профессором физики в Высшей технической школе в Карлсруэ. Там у Герца была оборудована научная лаборатория для экспериментов, которая давала ему полную творческую свободу и возможность заниматься теми вещами, к которым он чувствовал интерес.

Генрих Герц осознавал, что больше всего на свете его интересовали быстрые электрические колебания, над изучением которых он трудился еще в студенческие годы. Именно в Карлсруэ начался самый плодотворный научный период Герца, который, к сожалению, продлился недолго.

После своего доклада 13 декабря 1888 года в Берлинском университете Герц стал популярным и авторитетным учёным, а электромагнитные волны стали повсеместно называться "лучами Герца". В 1932 году в СССР, а затем в 1933 году на заседании Международной электротехнической комиссии была принята единица частоты "герц", вошедшая затем в международную систему СИ.

В 1892 году у Герца диагностировали инфекцию, его несколько раз прооперировали, но спасти так и не смогли, он умер в возрасте 36 лет в Бонне. Его похоронили на кладбище Ольсдорф. Его жена Элизабет Герц так и осталась вдовой. У супругов Герц было две дочери - Джоанна и Матильда. После прихода Гитлера к власти все трое эмигрировали в Англию. Несмотря на то, что Герц был протестантом и не считал евреем, его портрет нацисты сняли с почетного места на в городской ратуше Гамбурга, поскольку он "частично еврейского происхождения".

"Вечерняя Москва" вспомнила открытия Герца, без которых современный мир был бы совершенно другим.

Эксперименты с электромагнитными волнами

Электромагнитная теория английского физика Джеймса Максвелла 25 не находила признания в научном мире. Герцу потребовалось всего 2 года, чтобы подтвердить ее экспериментально. В своих опытах учёный смог воспроизвести с электромагнитными волнами все явления, типичные для любых волн: образование "тени" позади хорошо отражающих предметов (в данном случае - металлических), преломление в большой призме (сделанной из асфальта), образование стоячей волны в результате наложения падающей на металлический лист волны и волны, отраженной этим листом. Он не только доказал подобие электромагнитных и световых волн, но и сумел измерить их длину.

Вибратор и резонатор Герца

Английский физик Максвелл теоретически доказал, что испускать электромагнитные волны могут колеблющиеся заряженные частицы, а энергия образующейся при этом волны тем больше, чем больше частота колебаний. Заставить заряженные частицы колебаться было несложно - надо соединить конденсатор и катушку индуктивности, чтобы получить колебательный контур. Но как увеличить частоту колебания зарядов, чтобы энергия излучаемых волн стала выше?

Герц нашел решение - он раздвинул пластины конденсатора и уменьшил площадь пластин. В результате этих манипуляций он получил открытый колебательный контур или провод. Чтобы дополнительно увеличить частоту колебаний электронов внутри провода, Герц уменьшим число витков катушки.

Но теперь требовалось заставить электроны колебаться внутри получившегося отрезка проволоки. Генрих разрезал провод пополам, а концы присоединил к источнику высокого напряжения, чтобы между кусками провода возникали электрические искры.

Таким образом Герц изготовил вибратор (излучатель) и резонатор (приёмник) электромагнитных волн. Вибратор Герца выглядит как два медных прутика с насаженными на ближайших концах латунными шариками. Между ними зазор - искровой промежуток. К стержням подводился ток высокого напряжения, и в определенный момент между шариками возникала электрическая искра, делающая сопротивление его воздушного промежутка настолько маленьким, что в вибраторе возникали высокочастотные электромагнитные колебания. Поскольку вибратор представляет собой открытый колебательный контур, происходит излучение электромагнитных волн.

Чтобы улавливать излучаемые волны, Герц придумал резонатор - проволочное незамкнутое кольцо, с такими же как у "передатчика" латунными шариками на концах и регулируемым расстоянием между ними. Приборы учёного удивляют простотой и кажущейся эффективностью. Изменяя размеры и положение резонатора, Герц настраивал его на частоту колебаний вибратора. Маленькие искры в резонаторе проскакивали в тот самый момент, когда появлялись разряды между шариками вибратора. Искры были очень слабые, поэтому наблюдать за ними приходилось в темноте.

В 1888 году, после серии трудоемких опытов Герц экспериментально доказал существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве.
Герц был первым человеком, который сознательно управлял электромагнитными волнами, но он не ставил перед собой задачи наладить беспроводную радиосвязь. Однако эксперименты Генриха, которые он подробно описал в своих научных статьях, заинтересовали физиков всего мира. многие ученые начали искать пути усовершенствования приемника и резонатора электромагнитных волн. Резонатор Герца был прибором не очень чувствительным, и мог улавливать испускаемые вибратором электромагнитные волны только в пределах комнаты. Но в итоге открытие учёного привело к изобретению радиотелеграфа, а потом и радио.

Фотоэффект

Чтобы лучше видеть искру во время эксперимента, Герц поместил приёмник в затемнённую коробку. При этом он заметил, что длина искры становится меньше. Тогда Герц провел серию экспериментов 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, учёный заметил, что заряженный конденсатор теряет свой заряд гораздо быстрее при освещении его пластин ультрафиолетовым излучением. Новое открытие в физике было названо фотоэффектом, а теоретическое обоснование этому явлению дал Альберт Эйнштейн, получивший за это Нобелевскую премию в 1921 году.

Включая телевизор или радио, заходя в Интернет или набирая номер на мобильном телефоне, мы не задумываемся, кому мы обязаны всеми этими средствами удаленного общения, которые за прошедший век изменили человечество сильнее, чем несколько предшествующих тысячелетий. Не вспоминать о таких «пустяках» свойственно человеческой природе. Хотя фамилию этого человека большинство людей знают прекрасно. Потому, что нам же важно знать, какова тактовая частота процессора у покупаемого компьютера, какой частотный диапазон у сотового телефона и на какой частоте работает любимая радиостанция. И все эти частоты указываются в Герцах.

Сам же Генрих Герц считал свои исследования в области высокочастотных электромагнитных колебаний совершенно лишенными практического смысла:

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.

Один из студентов, в ответ на это, спросил:

Герц пожал плечами, и ответил:

Я предполагаю — ничего.

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 года в Гамбурге , в обеспеченной и достаточно культурной семье. Отец ученого, адвокат Давид Густав Герц происходил из рода еврейских финансистов и банкиров, вовремя принявших лютеранство. Прадед Генриха по этой линии - Соломон Опенгейм - был основателем и ныне действующего банка Sal. Oppenheim. Мать Герца была дочерью армейского доктора.

В семье было еще три сына, и все они пошли по стопам отца. Юриспруденция всегда была в чести и давала неплохой доход. Конечно, мало кто сомневался, что адвокатурой займется и Генрих, тем более что мальчик и сам был не против того, чтобы стать юристом. Однако после первых же занятий по физике в Гамбургском реальном училище, где он обучался юриспруденции, стремления юноши резко изменились. И он выпросил у родителей дозволения перевестись в гимназию, после окончания которой можно было поступить в университет. Получив в 1875 году аттестат зрелости, Генрих пошел в Высшее техническое училище Дрездена, но вскоре понял, что и карьера инженера его не прельщает. Уже спустя два года он писал родителям: «Раньше я часто говорил себе, что быть посредственным инженером для меня предпочтительнее, чем посредственным ученым. А теперь думаю, что Шиллер был прав, когда сказал: «Кто боится рисковать жизнью, тот не добьется в ней успеха» . И эта излишняя моя осторожность была бы с моей стороны безумием». Дабы не быть безумным, юный Герц легко перешел сразу на второй курс Мюнхенского университета. После которого он поехал в Берлин, где поступил ассистентом в лабораторию знаменитого Германа Гельмгольца.

Великий физик сразу обратил внимание на смышленого юношу и доверил ему довольно сложные исследования в новой для того времени области - электродинамике. Сам он потом писал, что «электродинамика превратилась в то время в бездорожную пустыню. Факты, основанные на наблюдениях и следствиях из весьма сомнительных теорий, — все это было вперемежку соединено между собой». Однако научный руководитель был уверен, «что Герц заинтересуется этим вопросом и успешно его разрешит». Так оно и вышло. 5 февраля 1880 года Генрих Герц с отличием защитил дипломную работу «Об индукции во вращающемся шаре» и получил степень доктора наук.

В 1883 году 26-летний ученый получает должность лектора теоретической физики в Киле, а еще спустя 2 года становится полным профессором в Университете Карлсруэ, где к его услугам - целая оборудованная физическая лаборатория. Теперь Герц мог уже от голой теории перейти к полноценной практике. В лабораторном шкафу он нашел две индукционных катушки, хранившихся там в демонстрационных целях. С ними-то он и начал активно экспериментировать.

Меня поразило, — писал он, — что для получения искр в одной обмотке не было необходимости разряжать большие батареи через другую и, более того, что для этого достаточны небольшие лейденские банки и даже разряды небольшого индукционного аппарата, если только разряд пробивал искровой промежуток.

Не будем углубляться в техническое описание прибора, который соорудил из двух катушек профессор Герц, скажем только, что устройство это, названное «радиопередатчиком Герца», как и другое - «радиоприемник Герца» ... нет, пока еще не открыли эру радиосообщения, но убедительно доказали, что в природе реально существуют предсказанные еще Максвеллом электромагнитные волны. Ведь «радиоприемник» ловил сигнал «радиопередатчика» с расстояния целых 3 метра!

Исследуя эти невидимые волны, Герц обнаружил, что они ведут себя так же, как свет: отражаются, преломляются, поляризуются. Ему удалось посчитать их скорость, и она совпала со скоростью света. А, как говорят англичане, если зверь лает как собака, кусает как собака и выглядит как собака, то этот зверь и есть - собака. То есть, ученому удалось доказать, что свет - это частный случай электромагнитного излучения. О чем он и сообщил в 1888 году в статье «О лучах электрической силы». Дата ее публикации считается теперь датой открытия электромагнитных волн.

Герц сделал еще много важных открытий и изобретений, и не только в электродинамике, но и в механике и даже в метеорологии. В Бонне, где ему предложили возглавить кафедру физики местного университета, наблюдая за искрами в своем аппарате, он совершенно случайно открыл явление внешнего фотоэффекта . Оказалось, что в закрытом темном контуре максимальная длина искры была значительно меньше, чем на свету. Свои наблюдения он подробно изложил в статье «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд». А вот понять, почему это происходит, ученый рассказать уже не успел. Это сделал несколько позже Альберт Эйнштейн и получил за объяснение (а вовсе не за теорию относительности, как думают многие) Нобелевскую премию по физике.

В 1892 году после длительной и тяжелой мигрени врачи диагностировали у Герца серьезную «инфекцию крови». Сегодня, судя по дошедшим до нас данным, можно предположить, что «инфекция» на самом деле была раковой опухолью. Медики пытались спасти ученого, ему сделали несколько операций, но тщетно. 1 января 1894 года уже всемирно известный физик Генрих Рудольф Герц умер. В самом продуктивном возрасте: ему не исполнилось еще и 37 лет . Оставшуюся неоконченной книгу «Принципы механики, изложенные в новой связи» дописал и издал учитель Герца - Герман Гельмгольц.

Жена Герца, Элизабет, замуж больше не вышла. Две дочери, Джоана и Матильда, в браке так же не состояли, так что прямых потомков у Генриха Герца не осталось. Зато с непрямыми ему явно повезло. Племянник ученого Густав Людвиг Герц (1887-1975) по примеру дяди стал известным физиком и даже получил Нобелевскую премию, а его сын Карл (1920-1990) создал медицинский сонограф, из которого произошли аппараты УЗИ.

В 1930 году, дабы увековечить память об ученом, Международная Электротехническая Комиссия постановила ввести новую единицу для измерения «количества циклов в секунду» (проще говоря - частоты) и дать ей имя «Герц» . А если учесть, что все в нашем мире колеблется с той или иной частотой, то можно понять, что Герц у нас теперь везде и всюду.