Генріх Герц: біографія, наукові відкриття

За всю історію науки зроблено чимало відкриттів. Однак лише з деякими з них нам доводиться стикатися щодня. Неможливо уявити собі сучасне життя без того, що зробив Генріх Рудольф Герц. Цей німецький фізик став основоположником динаміки і довів усьому світові факт існування електромагнітних хвиль. Саме завдяки його дослідженням ми користуємося телебаченням і радіо, які міцно увійшли в побут кожної людини.

Сім'я

Генріх Герц народився 22021857 р. Його батько – Густав – за родом своєї діяльності був адвокатом, після дослужилися до сенатора міста Гамбурга, в якому проживала сім'я. Мати хлопчика – Бетті Серпня. Вона була дочкою відомого кельнського засновника банку. Варто сказати про те, що цей заклад до цих пір функціонує в Німеччині. Генріх був первістком Бетті та Густава. Пізніше в сім'ї з'явилося ще три хлопчики і одна дівчинка.

Шкільні роки

У дитинстві Генріх Герц був слабким і хворобливим хлопчиком. Саме тому йому не подобалися рухливі ігри і фізичні вправи. Але зате Генріх з величезним захопленням читав різні книги і займався вивченням іноземних мов. Все це сприяло тренуванню пам'яті. Існують цікаві факти біографії майбутнього вченого, які говорять про те, що хлопчик зумів самостійно вивчити арабську мову і санскрит. Батьки вважали, що їхній первісток неодмінно стане юристом, пішовши по стопах батька. Хлопчика віддали в Гамбурзьке реальне училище. Там він повинен був вивчати юриспруденцію. Однак на одному з рівнів навчання в училищі почали проводитися заняття з фізики. І з цього моменту інтереси Генріха докорінно змінилися. На щастя, його батьки не наполягали на вивченні юридичної справи. Вони дозволили хлопчику знайти своє покликання в житті і перевели його в гімназію. По вихідним дням Генріх займався в школі ремесел. Багато часу хлопчик проводив за кресленнями, вивчаючи столярна справа. Будучи школярем, він зробив свої перші спроби створення приладів і апаратів для вивчення фізичних явищ. Все це свідчило про те, що дитина тягнеться до знань.

Студентські роки

В 1875 р. Генріх Герц отримав атестат зрілості. Це дало йому право вступати в університет. У 1875 р. він виїхав в Дрезден, де став студентом вищого технічного училища. На перших порах навчання в цьому закладі подобалася хлопцеві. Однак незабаром Генріх Герц усвідомив, що кар'єра інженера – це не його покликання. Юнак залишив училище і поїхав до Мюнхена, де його прийняли відразу на другий курс університету.

Шлях в науку

Будучи студентом, Генріх став прагнути до дослідницької діяльності. Але невдовзі молодий чоловік зрозумів, що отримуються в університеті знань для цього явно недостатньо. Саме тому, отримавши диплом, він поїхав у Берлін. Тут, у столиці Німеччини, Генріх став студентом університету і влаштувався працювати асистентом в лабораторії Германа Гельмгольца. Цей найбільший фізик того часу помітив талановитого молодого людини. Незабаром між ними встановилися добрі взаємини, пізніше перейшли не тільки в тісну дружбу, але і в наукове співробітництво.

Отримання докторського ступеня

Під керівництвом знаменитого фізика Герц захистив дисертацію, став визнаним фахівцем в галузі електродинаміки. Саме в цьому напрямку їм згодом були зроблені фундаментальні відкриття, обессмертившие ім'я вченого. У ті роки ще не було вивчено ні електричне, ні магнітне поле. Вчені вважали, що існують прості флюїди. Вони нібито і володіють інерцією, завдяки якій в провіднику з'являється і зникає електричний струм. Генріх Герц проводив численні експерименти. Однак позитивних результатів по виявленню інерції спочатку їм отримано не було. Тим не менш, у 1879 р. за свої дослідження він отримав приз Берлінського університету. Ця нагорода стала могутнім поштовхом для продовження його дослідницької діяльності. Результати наукових дослідів Герца згодом лягли в основу дисертації. Її захист 5. 021880 р. стала початком кар'єри молодого ученого, якому на той час виповнилося 32 роки. Герца увінчали докторським ступенем, видавши диплом про закінчення Берлінського університету з відзнакою.

Керівництво власною лабораторією

Генріх Герц, біографія якого вченого не закінчилася на захисті дисертації, якийсь час продовжував свої теоретичні дослідження в фізичному інституті, що знаходиться при Берлінському університеті. Проте невдовзі він зрозумів, що його все більше і більше починають привертати експерименти. У 1883 р. за рекомендацією Гельмгольца молодий вчений отримав нову посаду. Він став доцентом в Кілі. Через шість років після цього призначення Герц дослужився до професора фізики, почавши свою роботу в р. Карлсруе, де перебувала Вища технічна школа. Тут вперше Герц отримав свою власну експериментальну лабораторію, що забезпечило йому свободу творчості і можливість займатися цікавлять його експериментами. Основним напрямком досліджень вченого стала область вивчення швидких електричних коливань. Це були питання, над якими Герц працював, ще будучи студентом.
В Карлсруе р. Генріх одружився. Його дружиною стала Єлизавета Долль.

Отримання доказів наукових відкриттів

Незважаючи на одруження, вчений Генріх Герц не закинув свою роботу. Він продовжував проводити дослідження по вивченню інерції. У своїх наукових розробках Герц спирався на теорію, висунуту Максвеллом, згідно з якою швидкість радіохвиль повинна бути аналогічною швидкості світла. В період з 1886 по 1889 рр. Герц провів численні досліди в цьому напрямку. В внаслідок вчений довів факт існування електромагнітних хвиль. Незважаючи на те, що для своїх дослідів молодий фізик користувався примітивною апаратурою, йому вдалося отримати досить серйозні результати. Робота Герца стала не тільки підтвердженням наявності електромагнітних хвиль. Вчений визначив і швидкість їх розповсюдження, відбиття і заломлення. Генріх Герц, відкриття якого лягли в основу сучасної електродинаміки, отримав за свою роботу величезна кількість різних премій. Серед них:
- премія Баумгартнера, вручена Віденською академією;
- медаль їм. Маттеучи, подана Товариством наук в Італії;
- премію Паризької академії наук;
- японський королевский викторианский орден. Крім того, всім нам відомий герц – одиниця вимірювання частоти, названа на честь знаменитого першовідкривача. Одночасно з цим Генріх став членом-кореспондентом в академіях наук Риму, Берліна, Мюнхена та Відня. Ті висновки, які зробив вчений, воістину неоціненні. Завдяки тому, що відкрив Генріх Герц, винаходи, такі як бездротовий телеграф, радіо і телебачення, згодом, стали можливими для людства. І сьогодні без них не можна уявити собі наше життя. Герц – одиниця вимірювання, знайома кожному з нас зі шкільної лави.

Відкриття фотоефекту

З 1887 року вчені стали переглядати свої теоретичні уявлення про природу світла. І сталося це завдяки дослідженням Генріха Герца. Проводячи роботи з відкритим резонатором, знаменитий фізик звернув увагу на те, що при висвітленні розрядників ультрафіолетом в значній мірі полегшується проходження між ними іскри. Такий фотоефект був ретельно перевірений російським фізиком А. Р. Столєтова у 1888-1890 рр. Виявилося, що дане явище викликано усуненням з металевих поверхонь негативного електрики у зв'язку з впливом на них ультрафіолетового світла. Генріх Герц – фізик, що відкрив явище (пізніше воно було пояснено Альбертом Ейнштейном), яке на сьогоднішній день знаходить широке застосування в техніці. Так, на фотоефекті ґрунтується дія фотоелементів, з допомогою яких можливо отримання електрики з сонячного світла. Такі пристрої є особливо актуальними в умовах космосу, де немає інших джерел енергії. Також з допомогою фотоелементів з кіноплівки відтворюється записаний звук. І це ще не все. Сьогодні вчені навчилися комбінувати фотоелементи з реле, що призвело до створення різних «бачать» автоматів. Ці пристрої здатні автоматично закривати і відкривати двері, вимикати і включати освітлювальні прилади, сортувати предмети і т. д.

Метеорологія

До цієї галузі науки Герц завжди відчував глибокий інтерес. І хоча поглиблено метеорологію вчений не досліджував, їм було написано ряд статей, що стосуються даної теми. Це був період, коли фізик працював в Берліні помічником Гельмгольца. Також Герцем були проведені дослідження, що стосуються випаровування рідин, визначення властивостей підданого адиабатным змін сирого повітря, отримання нового графічного кошти і гігрометра.

Механіка контакту

Найбільшу популярність Герцу принесли відкриття в галузі електродинаміки. У 1881-1882 рр. учений опублікував дві статті на тему механіки контакту. Ця робота мала величезне значення. Її підсумком стали результати, в основі яких лежала класична теорія пружності та механіки суцільного середовища. Розвиваючи цю теорію, Герц спостерігав за кільцями Ньютона, які утворюються в результаті розміщення на лінзі скляної сфери. На сьогоднішній день ця теорія дещо переглянута, і на ній базуються всі існуючі моделі контакту переходу при прогнозах параметрів наносдвигов.

Іскровий радіоприймач Герца

Це винахід вченого стало попередником дипольної антени. Радіоприймач Герца був створений з одновитковой котушки індуктивності, а також з сферичного конденсатора, в якому був залишений повітряний проміжок для іскри. Апарат був поміщений фізиком в затемнену коробку. Це дозволяло краще побачити іскру. Однак такий досвід Генріха Герца показав, що в коробці довжина іскри значно зменшувалася. Тоді вчений прибрав скляну панель, яка була розміщена між приймачем і джерелом електромагнітних хвиль. Довжина іскри при цьому збільшилася. Чим було викликане це явище, Герц пояснити не встиг. І тільки пізніше, завдяки розвитку науки, відкриття вченого були остаточно зрозумілі іншими і стали основою зародження «бездротовий ери». В цілому, всі електромагнітні експерименти Герца пояснили поляризацію, заломлення, відбивання, втручання, а також швидкість, з якою володіють електромагнітні хвилі.

Ефект променя

У 1892 р. на підставі своїх експериментів Герц продемонстрував проходження катодних променів крізь тонку фольгу, виготовлену з металу. Цей «ефект променя» був більш повно досліджений студентом великого фізика Філіпом Леннардом. Їм же була розвинена теорія катодної трубки і вивчено проникнення різних матеріалів рентгенами. Все це стало основою найбільшого винаходу, яка широко використовується і сьогодні. Це було відкриття рентгена, сформульоване з використанням електромагнітної теорії світла.

Пам'ять про великого вченого

У 1892 році Герц переніс серйозну мігрень, після якої у нього була діагностована інфекція. Вченої кілька разів прооперували, намагаючись позбавити від недуги. Однак у віці тридцяти шести років Герц Генріх Рудольф помер від зараження крові. До останніх днів знаменитий фізик працював над своєю працею «Принципи механіки, викладені в новій зв'язку». У цій книзі Герц намагався осмислити свої відкриття, визначивши подальші шляхи вивчення електричних явищ. Після смерті вченого цей труд був завершений і підготовлений до видання Германом Гельмгольцем. У передмові до цієї книги він вказав на те, що Герц був найталановитішим з його учнів, і що його відкриття згодом визначать розвиток науки. Ці слова стали пророчими. Інтерес до відкриттів ученого з'явився у дослідників вже через кілька років після його смерті. А в 20 столітті на основі робіт Герца стали розвиватися практично всі напрямки, які належать сучасної фізики. У 1925 р. за відкриття законів про зіткненні електронів з атомом вчений був нагороджений Нобелівською премією. Отримав її племінник великого фізика – Густав Людвіг Герц. У 1930 р. Міжнародна Електротехнічна комісія прийняла нову одиницю системи вимірювання. Нею став Герц (Гц). Це частота, яка відповідає одному періоду коливань протягом секунди. У 1969 р. на території Східної Німеччини звели меморіал ім. Р. Герца. В 1987 р. була заснована медаль Heinrich Hertz IEEE. Її щорічне вручення здійснюється за видатні досягнення в області експерименту і теорії з використанням будь-яких хвиль. В честь Герца назвали навіть місячний кратер, який знаходиться позаду східного краю небесного тіла.