Герц, генрих рудольф

Герц и беккерель

Кроме герца в СИ существует ещё одна производная единица, равная секунде в минус первой степени (1/с): таким же соотношением с секундой связан беккерель. Существование двух равных, но имеющих различные названия единиц, связано с различием сфер их применения: герц используется только для периодических процессов, а беккерель — только для случайных процессов распада радионуклидов. Хотя использовать обратные секунды в обоих случаях было бы формально правильно, рекомендуется использовать единицы с различными названиями, поскольку различие названий единиц подчёркивает различие природы соответствующих физических величин.

Смерть

Могила Генриха Рудольфа Герца.

В 1892 году у Герца была диагностирована инфекция (после серьёзной мигрени). Его несколько раз прооперировали, чтобы вылечить болезнь, но бесполезно. Он умер в 1894 году от гранулематоза Вегенера[источник не указан 2211 дней] в возрасте 36 лет в Бонне. Похоронен в Гамбурге на Ольсдорфском кладбище.

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

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

Герц Генрих Рудольф

Герц Генрих Рудольф Родился: 22 февраля 1857 года.
Умер: 1 января 1894 года.

Биография

Генрих Рудольф Герц (нем. Heinrich Rudolf Hertz; 22 февраля 1857, Гамбург — 1 января 1894, Бонн) — немецкий физик.

Окончил Берлинский университет, где его учителями были Герман фон Гельмгольц и Густав Кирхгоф. С 1885 по 1889 год был профессором физики Университета в Карлсруэ. С 1889 года — профессор физики университета в Бонне.

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

В 1886—87 годах Герц впервые наблюдал и дал описание внешнего фотоэффекта. Герц разрабатывал теорию резонансного контура, изучал свойства катодных лучей, исследовал влияние ультрафиолетовых лучей на электрический разряд. В ряде работ по механике дал теорию удара упругих шаров, рассчитал время соударения и т. д. В книге «Принципы механики» (1894) дал вывод общих теорем механики и её математического аппарата, исходя из единого принципа (принцип Герца).

Именем Герца с 1933 года называется единица измерения частоты Герц, которая входит в международную метрическую систему единиц СИ.

Механика контактного взаимодействия

В 1881—1882 Герц опубликовал две статьи по тематике, которая позже стала называться механикой контактного взаимодействия. Хотя Герц знаменит за свой вклад в электродинамику (о чём речь ниже), однако эти две статьи тоже не остались незамеченными. Они стали источником важных идей, и большинство статей, в которых рассматривается фундаментальная природа контакта, на них ссылаются

Жозеф Буссинеск сделал несколько важных критических замечаний по работам Герца, признавая при этом их огромную важность

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

Для обоснования своей теории Герц исследовал поведение эллиптических колец Ньютона, образующихся при размещении стеклянной сферы на линзе. Он полагал, что давление, оказываемое сферой на линзу, вызовет изменение колец Ньютона. Он снова использовал кольца Ньютона, когда проверял свою теорию в экспериментах по вычислению сдвига, которое вызывает сфера в линзе. К. Л. Джонсон, К. Кендал и А. Д. Робертс (JKR — по первым буквам фамилий) взяли эту теорию за основу при вычислении теоретического сдвига или глубины вдавливания при наличии адгезии в их значимой статье «Поверхностная энергия и контакт упругих твёрдых частиц», изданной в 1971 в трудах Королевского Общества. Теория Герца вытекает из их формулировки, при условии, если адгезия материалов равна нулю.

Подобно этой теории, но на основе других предположений, в 1975 Б. В. Держагуин, В. М. Мюллер и Ю. П. Топоров разработали другую теорию, которая среди исследователей известна как теория DMT, и из которой также вытекает формулировка Герца при условии нулевой адгезии.

Теория DMT в дальнейшем была несколько раз пересмотрена прежде, чем она была принята как ещё одна теория контактного взаимодействия в дополнение к теории JKR.

Обе теории, как DMT так и JKR, являются основой механики контактного взаимодействия, на которых базируются все модели контактного перехода, и которые используются в расчётах наносдвигов и электронной микроскопии. Так исследования Герца в дни его работы лектором, которые он сам с его трезвой самооценкой считал тривиальными, ещё до его великих трудов по электромагнетизму, попали в век нанотехнологий.

Получение докторской степени

Под руководством знаменитого физика Герц защитил диссертацию, став признанным специалистом в области электродинамики. Именно в этом направлении им впоследствии были сделаны фундаментальные открытия, обессмертившие имя ученого.

В те годы еще не было изучено ни электрическое, ни магнитное поле. Ученые полагали, что существуют простые флюиды. Они якобы и обладают инерцией, благодаря которой в проводнике появляется и исчезает электрический ток.

Генрих Герц проводил многочисленные эксперименты. Однако положительных результатов по выявлению инерции поначалу им получено не было. Тем не менее, в 1879 г. за свои исследования он получил приз Берлинского университета. Эта награда послужила мощным толчком для продолжения его исследовательской деятельности. Результаты научных опытов Герца впоследствии легли в основу диссертации. Ее защита 5. 02.1880 г. стала началом карьеры молодого ученого, которому на то время исполнилось 32 года. Герца увенчали докторской степенью, выдав диплом об окончании Берлинского университета с отличием.

Фамилия

• Герц — дворянский род.
• Герц, Александр (1879—1928) — польский кинорежиссёр.
• Герц, Анри (1806—1888) — австрийский пианист, композитор, профессор Парижской консерватории.
• Герц, Бенедикт (1872—1952) — польский писатель и баснописец, переводчик, журналист.
• Герц, Вильгельм (1835—1902) — немецкий поэт, учёный, переводчик.
• Герц, Генриетта (1764—1847) — писательница эпохи раннего романтизма, хозяйка берлинского литературного салона.
• Герц, Генрик (1798—1870) — датский драматург и поэт.
• Гёрц, Георг Генрих фон (1668—1719) — шведский политик и авантюрист немецкого происхождения.
• Герц, Генрих Рудольф (1857—1894) — немецкий физик, первооткрыватель электромагнитного излучения (Hz), (Гц).
• Герц, Густав Людвиг (1887—1975) — немецкий физик, лауреат Нобелевской премии 1925 года.
• Герц, Джейми (род. 1965) — американская актриса.
• Герц, Елена Васильевна (1914—2004) — советский учёный, механик, специалист по теории пневматических систем.
• Герц, Жак Симон (1794—1880) — французский пианист и композитор австрийского происхождения.
• Герц, Иван Иванович (1936—2006) — украинский государственный деятель.
• Герц, Иоганн Евстафий (1737—1821) — граф фон Шлиц, прусский государственный деятель.
• Герц, Йосеф Цви (1872—1946) — главный раввин Британской империи, философ, автор популярных комментариев
• Герц, Йохен (род. 1940) — немецкий художник.
• Герц, Карл Карлович (1820—1883) — действительный статский советник, профессор археологии и истории искусств.
• Герц, Кристиан (род. 1998) — словацкий футболист.
• Герц, Корнелий (1845—1898) — французский аферист.
• Герц, Люцина (1917—1944) — польская военнослужащая, участница Второй мировой войны, офицер Войска Польского.
• Герц, Маркус (1747—1803) — немецкий философ еврейского происхождения.
• Герц, Мартин (1818—1895) — немецкий филолог.
• Герц, Роберт (1881—1915) — французский социолог.
• Герц, Эрнст — австрийский фигурист, чемпион Европы.
• Герц, Юрай (1934—2018) — чешский кинорежиссёр, актёр и сценарист.
• Герц, Юрий Дмитриевич (1931—2012) — народный художник Украины.

Двойная фамилия

Шалев-Герц, Эстер (род. 1948) — литовская художница.

Исследование электромагнитных волн

С 1885 по 1889 годы Герц работал профессором физики технического университета в Карлсруэ. Именно в эти годы он провёл свои знаменитые опыты по распространению электрической силы, доказавшие реальность электромагнитных волн. Аппаратура, которой пользовался Герц, может показаться теперь более чем простой, но тем замечательнее полученные им результаты. Источниками электромагнитного излучения у него были искры в разрядниках. Электромагнитные волны от разрядников вызывали искровые разряды между шариками в «приёмниках» — расположенных в нескольких метрах контурах, настроенных в резонанс. Герцу удалось не только обнаружить волны, в том числе, и стоячие, но и исследовать скорость их распространения, отражение, преломление и даже поляризацию. Все это очень напоминало оптику, с тем только (весьма существенным!) отличием, что длины волн были почти в миллион раз больше (порядка 3 метров).

Экспериментальный аппарат Герца 1887 года.

Радиопередатчик Герца на основе катушки Румкорфа (с ударным возбуждением колебательного контура ключевым прерывателем). Постоянный ток от источника, проходя через катушку, намагничивает её железный сердечник, он притягивает подвижной контакт и цепь разрывается, когда магнитное поле исчезает контакт замыкается снова.
Для проведения опытов Герц придумал и сконструировал свой знаменитый излучатель электромагнитных волн, названный впоследствии «вибратором Герца». Вибратор представлял собой два медных прутка с насаженными на концах латунными шариками и по одной большой цинковой сфере или квадратной пластине, играющей роль конденсатора. Между шариками оставался зазор — искровой промежуток. К медным стержням были прикреплены концы вторичной обмотки катушки Румкорфа — преобразователя постоянного тока низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения. При импульсах переменного тока между шариками проскакивали искры и в окружающее пространство излучались электромагнитные волны. Перемещением сфер или пластин вдоль стержней регулировались индуктивность и ёмкость цепи, определяющие длину волны.

Радиоприёмник Герца (искровой)
Чтобы улавливать излучаемые волны, Герц придумал простейший резонатор — проволочное незамкнутое кольцо или прямоугольную незамкнутую рамку с такими же, как у «передатчика» латунными шариками на концах и регулируемым искровым промежутком. В результате проведённых опытов Герц обнаружил, что если в генераторе будут происходить высокочастотные колебания (в его разрядном промежутке проскакивает искра), то в разрядном промежутке резонатора, удалённом от генератора даже на 3 м, тоже будут проскакивать маленькие искры. Таким образом, искра во второй цепи возникала без всякого непосредственного контакта с первой цепью. Проведя многочисленные опыты при различных взаимных положениях генератора и приёмника, Герц приходит к выводу о существовании электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью. Будут ли они вести себя, как свет? Герц проводит тщательную проверку этого предположения. После изучения законов отражения и преломления, после установления поляризации и измерения скорости электромагнитных волн он доказал их полную аналогию со световыми. Всё это было изложено в работе «О лучах электрической силы», вышедшей в декабре 1888 года. Этот год считается годом открытия электромагнитных волн и экспериментального подтверждения теории Максвелла.

Благодаря своим опытам Герц пришёл к следующим выводам:

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

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

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

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

Что сделал Генрих Герц

Благодаря любознательности, таланту и научной пытливости великого немецкого физика Генриха Герца современный мир выглядит совсем по-другому. Если бы не он, человечество никогда бы не узнало, что такое телевидение, радио, интернет, мобильный телефон. Еще каких-то 100 лет назад люди и представить не могли, что возможно общаться друг с другом удаленно, искать информацию не только в книгах, заказывать товары, не выходя из дома. Благодаря научному обоснованию принципов действия электромагнитных волн, которое сделал замечательный ученый, мир обязан благам и удобствам, делающим жизнь насыщеннее и комфортабельнее.

К 28 годам талантливый физик служил профессором в Университете Карлсруэ, оснащенного самым лучшим лабораторным оборудованием. Заинтересовавшись прочитанной в научном журнале статьей об исследованиях Максвелла и Кельвина, обнаруживших существование электромагнитных волн, он решает путем экспериментов опровергнуть эту теорию. Генрих Герц решил доказать, что электромагнитная теория, не имеющая признания в ученом мире того времени, является ошибочной.

Но все произошло не так, как он думал. В ходе исследований и экспериментов он неожиданно для себя подтвердил, что волны, состоящие из электрического и магнитного полей, движущиеся со скоростью света, вполне реальны.

Случилось это в 1886 году. В ходе опытов учёный обнаруживает удивительную вещь: энергия магнитного и электрического поля передается по воздуху от радиопередатчика к радиоприемнику не по проводам! Получено научное доказательство того, что электромагнитные и световые волны обладают идентичными свойствами. Настоящий прорыв в науке того времени!

Герц весьма сдержанно отнесся к восторгам, сказав, что такое явление существует, но его практическое применение вряд ли возможно. Знал бы он, что принесло его открытие в будущем, наверняка не стал бы относиться к своей работе настолько пренебрежительно.

Докторская диссертация

После студенческих каникул, летом 1879-го, Герц предпринял попытки провести новые серии экспериментов. По сути, они были продолжением предыдущих. На тот момент он начал заниматься индукцией во вращающихся телах. Эту тему он взял в качестве диссертации на соискание звания доктора наук.

Генрих считал, что он смог завершить свою работу за пару месяцев, после чего защитит и сам проект. Напомним, ученый еще был студентом берлинского университета.

Талантливый физик трудился с воодушевлением и закончил исследования. Превосходное владение экспериментальным аппаратом Герцу все-таки удалось продемонстрировать. Работа на токарном станке в этом плане, несомненно, помогла.

Одним словом, он защитил диссертацию более чем успешно и стал доктором. Заметим, для тех времен это было редким явлением. Тем более – для студента.

Значение термина

Герц применяется для измерения частоты колебаний любого рода, поэтому сфера его использования является весьма широкой.

Содержательно единица в данном измерении интерпретируется как количество колебаний, совершаемых анализируемым объектом в течение одной секунды. В этом случае специалисты говорят, что частота колебаний составляет 1 герц. Соответственно, большее количество колебаний в секунду соответствует большему количеству этих единиц. Таким образом, с формальной точки зрения величина, обозначаемая как герц, является обратной по отношению к секунде.

Значительные величины частот принято называть высокими, незначительные — низкими. Примерами высоких и низких частот могут служить звуковые колебания различной интенсивности. Так, например, частоты, находящиеся в диапазоне от 16 до 70 Гц, образуют так называемые басовые, то есть очень низкие звуки, а частоты диапазона от 0 до 16 Гц и вовсе неразличимы для человеческого уха. Самые высокие звуки, которые способен слышать человек, лежат в диапазоне от 10 до 20 тысяч герц, а звуки с более высокой частотой относятся к категории ультразвуков, то есть тех, которые человек не способен слышать.

Для обозначения больших величин частот к обозначению «герц» добавляют специальные приставки, призванные сделать употребление этой единицы более удобным. При этом такие приставки являются стандартными для системы СИ, то есть используются и с другими физическими величинами. Так, тысяча герц носит название «килогерц», миллион герц — «мегагерц», миллиард герц — «гигагерц».

Путь к науке

Его родители считали, что сын должен пойти по стопам отца и стать юристом, для чего мальчика отдали в гимназию при Гамбургском университете. Техника и наука изучались молодым студентом в Берлине, Мюнхене и Дрездене. В возрасте 23 лет он получил степень доктора философии, изучая ее в Берлине. А еще спустя 5 лет Генрих получает звание профессора в Университете Карлсруэ. Именно там он сделал свое научное открытие об электромагнитных волнах. Еще будучи студентом он попал на работу в лабораторию к известному физику Герману Гельмгольцу, это был достаточно известный ученый того времени. Под его руководством и происходили многие занятия, благодаря нему была защищена диссертация и написаны многие труды. Их плодотворное сотрудничество вскоре переросло в тесную дружбу.

В те годы такая наука как физика была мало изучена. Ученые того времени считали в природе существуют только флюиды, а магнитное и электрические поля не были до конца изучены. Но не только теоретическая часть науки была интересна молодому ученому. Эксперименты привлекали его все больше и больше, он проводил их в физическом институте, который находился при Берлинском университете.

В семействе еврейских финансистов

Один из основоположников электродинамики появился на свет в конце зимы 1857-го в Гамбурге. Генрих Рудольф Герц рос и воспитывался в еврейском семействе. Все его предки в основном были финансистами и банкирами. Также они вовремя приняли лютеранство.

Прадед гениального физика в свое время вообще смог основать один из известных банков, который до сих пор функционирует.

Папа Герца работал адвокатом, а спустя время он стал сенатором. Мама же росла в семье армейского доктора.

Кроме маленького Генриха, у него были еще братья. Заметим, все они работали в финансовой сфере, как и глава семейства.

Первое признание

В университете его наставником был крупнейший физик той эпохи Фердинанд Гельмгольц. Он не мог не обратить внимания на этого толкового юношу. Он предложил ему решить довольно сложную задачу в области электродинамики. При этом он не сомневался, что талантливый студент не только будет заинтересован этим вопросом, но и с успехом разрешит его.

В те времена электродинамика, по сути, была пока еще непонятной для всех. Ученые пользовались весьма сомнительными теориями в этом плане. И никто еще не сформировал отчетливое представление о физической природе магнитного и электрического полей.

Гельмгольц дал своему студенту девять месяцев на разрешение задачи. Герц всегда предпочитал заниматься наукой в лабораториях, и поэтому взялся за решение поставленной задачи.

У молодого ученого проявились качества характера исследователя. Он был чересчур трудолюбив, упорен. Кроме того, он обладал искусством экспериментатора. Он сам начал изготавливать и отлаживать приборы.

В результате задача Гельмгольца была решена всего лишь за три месяца, а не за девять, как ранее предполагалось. Наставник не ошибся в способностях Генриха. Его ученик обладал совершенно необычным дарованием.

За работу Герцу вручили премию.

Ранние годы

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

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

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

Биография

Густав Людвиг Герц родился 22 июля 1887 года в Гамбурге. Обучался с 1909 по 1911 годы в центрах современной ему физики — Гёттингене, Мюнхене и Берлине. Защитил диссертацию под руководством Генриха Рубенса в Берлине и стал ассистентом в физическом институте Университета Гумбольдта в Берлине.

Совместно с доцентом того же университета, физиком Джеймсом Франком, Герц разработал в 1912—1913 годах опыты по соударению электронов с атомами, которые впоследствии оказались существенным подтверждением Боровской теории атома и квантовой механики. Эксперимент известен теперь под именем эксперимента Франка — Герца. В 1925 году Герц и Франк получили за это Нобелевскую премию по физике.

В апреле 1915 года, после агитации со стороны Фрица Габера, участвовал в газовой войне при Ипре.

В 1925 году возглавил на 5 лет руководство физическими лабораториями фабрики лампочек фирмы Philips в Эйндховене. Занимался там физикой газового разряда. Затем стал профессором физики в Галле и Берлине.

В 1935 году был лишён права принимать экзамены по причине еврейского происхождения (его дед по отцовской линии родился в еврейской семье, перешедшей в лютеранство), в результате чего отказался от профессуры. Хотя он и остался почётным профессором, Герц предпочёл такой полупрофессуре работу исследователя в промышленности, в исследовательских лабораториях фирмы Siemens & Halske. В 1935 году специально для него в компании была создана лаборатория Siemens-Forschungslaboratorium II.

В Siemens Герц занимался лёгких изотопов, которые стали впоследствии основной технологией при обогащении урана для производства атомной бомбы, а также исследованиями в области электроакустики. По этой причине его, совместно с Манфредом фон Арденне, Максом Штеенбеком и другими атомными специалистами, специальное отделение Красной Армии в апреле 1945 года перевезло в Сухуми, где Герц в рамках Ядерной программы СССР, курируемой Л. П. Берия, возглавил исследовательскую лабораторию, состоящую из немецких специалистов.

По результатам работы института в Сухуми по представлению Берия лично Сталину Герц в 1951 году был награждён Сталинской премией второй степени совместно с Хайнцем Барвихом и Ю. А. Крутковым за исследования динамики и устойчивости каскадов газодиффузионного разделения изотопов урана, результаты которых были использованы на промышленной установке в Новоуральске.

Возвращение Герца осенью 1954 года было частью подготовки Восточной Германии к разработке атомной промышленности. Герц возглавил подготовку и стал в 1955 году руководителем научного совета по мирному применению атомной энергии при Совете министров ГДР. В этом совете была проведена вся подготовка по концентрации рассеянных до тех пор институтов в одном новом Дрезденском центральном институте ядерных исследований.

В 1954 году Герц был директором физического института в Университете имени Карла Маркса в Лейпциге, членом Академии наук ГДР и сооснователем Научно-исследовательского совета ГДР. Иностранный член АН СССР. Занимал центральное место в развитии ядерной физики в ГДР посредством издания трёхтомного учебника по ядерной физике. В 1975 году умер в Берлине. Похоронен в семейной могиле на кладбище в Гамбурге.