Жизнь и деятельность Рудольфа Герца

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генрих Рудольф Герц (1857-- 1894) родился 22 февраля в Гамбурге, в семье адвоката, ставшего позднее сенатором. Учился Герц прекрасно и был непревзойдённым по сообразительности учеником. Он любил все предметы, любил писать стихи и работать на токарном станке. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье.

В 1875 году после окончания гимназии Герц поступает в Дрезденское, а затем в Мюнхенское высшее техническое училище. Дело шло до тех пор, пока изучались предметы общего характера. Но как только началась специализация, Герц изменил своё решение. Он более не желает быть узким специалистом, он рвётся к научной работе и поступает в Берлинский университет. Герцу повезло: его непосредственным наставником оказался Гельмгольц. Хотя знаменитый физик был приверженцем теории дальнодействия, но как истинный учёный он безоговорочно признавал, что идеи Фарадея -- Максвелла о близкодействии и физическое поле дают прекрасное согласие с экспериментом.

Попав в Берлинский университет, Герц с большим желанием стремится к занятиям в физических лабораториях. Но к работе в лабораториях допускались лишь те студенты, которые занимались решением конкурсных задач. Гельмгольц предложил Герцу задачу из области электродинамики: обладает ли ток кинетической энергией? Гельмгольц хотел направить силы Герца в область электродинамики, считая её наиболее запутанной.

Герц принимается за решение поставленной задачи, рассчитанной на 9 месяцев. Он сам изготовляет приборы и отлаживает их. При работе над первой проблемой сразу же выяснились заложенные в Герце черты исследователя: упорство, редкое трудолюбие и искусство экспериментатора. Задача была решена за 3 месяца. Результат, как и ожидалось, был отрицательным (Сейчас нам ясно, что электрический ток, представляющий собой направленное движение электрических зарядов (электронов, протонов), обладает кинетической энергией. Для того чтобы Герц мог обнаружить это, надо было повысить точность его эксперимента в тысячи раз.). Полученный результат совпал с точкой зрения Гельмгольца, хотя и ошибочной, но в способностях молодого Герца он не ошибся. “ Я увидел, что имел дело с учеником совершенно необычного дарования” -- отмечал он позднее. Работа Герца была удостоена премии.

Вернувшись после летних каникул 1879 года, Герц добился разрешения работать над другой темой: “ Об индукции во вращающихся телах” , взятой в качестве докторской диссертации. Он предлагал завершить её за 2 -- 3 месяца, защитить и получить поскорее звание доктора, хотя университет ещё не был закончен. Работая с большим подъёмом и воодушевлением, Герц быстро закончил исследование. Защита прошла успешно, и ему присудили степень доктора с “ отличием” -- явление исключительно редкое, тем более для студента.

С 1883 по 1885 года Герц заведовал кафедрой теоретической физики в провинциальном городке Киле, где совсем не было физической лаборатории. Герц решил заниматься здесь теоретическими вопросами. Он корректирует систему уравнения электродинамики одного из ярких представителей дальнодействия Неймана. В результате этой работы Герц написал свою систему уравнений, из которой легко получалось уравнение Максвелла. Герц разочарован, ведь он пытался доказать универсальность электродинамической теории представителей дальнодействия, а не теории Максвелла. “ Данный вывод нельзя считать доказательством максвелловской системы как единственно возможной” , -- делает он для себя, по существу, успокаивающий вывод.

В 1855 году Герц принимает приглашение технической школы в Карлсруэ, где будут проведены его замечательные опыты по распространению электрической силы. Ещё в 1879 году Берлинская академия наук поставила задачу: “ Показать экспериментальное наличие какой-нибудь связи между электродинамическим силами и диэлектрической поляризации диэлектриков” . Предварительные подсчёты Герца показали, что ожидаемый эффект будет очень мал даже при самых благоприятных условиях. Поэтому, видимо, он и отказался от этой работы осенью 1879 года. Однако он не переставал думать о возможных путях её решения и пришёл к выводу, что для этого нужны высокочастотные электрические колебания.

Герц тщательно изучил всё, что было известно к этому времени об электротехнических колебаниях и в теоретическом, и в экспериментальном планах. Найдя в физическом кабинете технической школы пару индукционных катушек, и проводя с ними лекционные демонстрации, Герц обнаружил, что с их помощью можно было получить быстрые электрические колебания с периодом 10-8с. В результате экспериментов Герц создал не только высокочастотный генератор (источник высокочастотных колебаний), но и резонатор -- приёмник этих колебаний.

Генератор Герца состоял из индукционной катушки и присоединённых к ней проводов, образующих разрядный промежуток, резонатор -- из провода прямоугольной формы и двух шариков на его концах, образующих также разрядный промежуток. В результате проведённых опытов Герц обнаружил, что если в генераторе будут происходить высокочастотные колебания (в его разрядном промежутке проскакивала искра), то в разрядном промежутке резонатора, удалённом от генератора даже на 3 метра, тоже будут проскакивать маленькие искры. Таким образом, искра во второй цепи возникала без всякого непосредственного контакта с первой цепью. Каков же механизм её передачи? Или это электрическая индукция, согласно теории Максвелла? В 1887 году Герц пока ничего ещё не говорит об электрических волнах, хотя уже и заметил, что явление генератора на приёмник особенно сильно в случае резонанса (частота колебаний генератора совпадает с собственной частотой резонатора). научный электромагнитный герц

Проведя многочисленные опыты при различных взаимных положениях генератора и приёмника, Герц приходит к выводу о существовании электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью. Будет ли она вести себя, как свет? И Герц проводит тщательную проверку этого предположения. После изучения законов отражения и преломления, после установления поляризации и измерения скорости электромагнитных волн он доказал их полную аналогичность 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. В 1889 году, выступая на съезде немецких естествоиспытателей, Герц говорил: “ Все эти опыты очень просты в принципе, тем не менее они влекут за собой важнейшие исследования. 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” .

Напряжённая работа Герца не прошла безнаказанно для его и без того слабого здоровья. Сначала отказали глаза, затем заболели уши, зубы и нос. Вскоре началось общее заражение крови, от которого и скончался знаменитый уже в свои 37 лет учёный Генрих Герц.

Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Если Максвелл образовал представления Фарадея в Математические образы, то Герц превратил эти образы в видимые и слышимые электромагнитные волны, ставшие ему вечным памятником. Мы помним Г. Герца, когда слушаем радио, смотрим телевизор. И не случайно первыми словами, переданными русским физиком А. С. Поповым по первой беспроволочной связи были: “ Генрих Герц”.

Размещено на Allbest.ru