Heinrich Hertz, wetenschapper die het bestaan ​​van elektromagnetische golven bewees

Natuurkundestudenten over de hele wereld zijn bekend met het werk van Heinrich Hertz, de Duitse natuurkundige die bewees dat elektromagnetische golven zeker bestaan. Zijn werk in de elektrodynamica heeft de weg geëffend voor veel modern gebruik van licht (ook bekend als elektromagnetische golven). De frequentie-eenheid die natuurkundigen gebruiken, wordt ter ere van hem de Hertz genoemd.

Snelle feiten Heinrich Hertz

• Voor-en achternaam: Heinrich Rudolf Hertz
• Meest bekend vanwege: Bewijs van het bestaan ​​van elektromagnetische golven, Hertz's principe van de minste kromming en het foto-elektrisch effect.
• Geboren: 22 februari 1857 in Hamburg, Duitsland
• Ging dood: 1 januari 1894 in Bonn, Duitsland, op 36-jarige leeftijd
• Ouders: Gustav Ferdinand Hertz en Anna Elisabeth Pfefferkorn
• Echtgenoot: Elisabeth Doll, gehuwd 1886
• Kinderen: Johanna en Mathilde
• Onderwijs: Natuurkunde en werktuigbouwkunde, was een professor in de natuurkunde in verschillende instituten.
• Belangrijke bijdragen: Bewijs dat elektromagnetische golven verschillende afstanden door de lucht propageerden, en samengevat hoe objecten van verschillende materialen elkaar beïnvloeden bij contact.

Vroege leven en onderwijs

Heinrich Hertz werd geboren in Hamburg, Duitsland, in 1857. Zijn ouders waren Gustav Ferdinand Hertz (advocaat) en Anna Elisabeth Pfefferkorn. Hoewel zijn vader joods werd geboren, bekeerde hij zich tot het christendom en werden de kinderen opgevoed als christenen. Dit weerhield de nazi's niet om Hertz na zijn dood te onteren, vanwege de "smet" van joodsheid, maar zijn reputatie werd hersteld na de Tweede Wereldoorlog.

De jonge Hertz werd opgeleid aan de Gelehrtenschule des Johanneums in Hamburg, waar hij een diepe interesse toonde voor wetenschappelijke onderwerpen. Hij studeerde vervolgens techniek in Frankfurt bij wetenschappers als Gustav Kirchhoff en Hermann Helmholtz. Kirchhoff specialiseerde zich in studies van straling, spectroscopie en elektrische circuittheorieën. Helmholtz was een natuurkundige die theorieën ontwikkelde over visie, de perceptie van geluid en licht en de velden van elektrodynamica en thermodynamica. Het is dan ook geen wonder dat de jonge Hertz geïnteresseerd raakte in enkele van dezelfde theorieën en uiteindelijk zijn levenswerk deed op het gebied van contactmechanica en elektromagnetisme.

Life's Work en ontdekkingen

Na het behalen van een Ph.D. in 1880 begon Hertz aan een reeks lectoraten waar hij natuurkunde en theoretische mechanica onderwees. Hij huwde Elisabeth Doll in 1886 en zij hadden twee dochters.

Het proefschrift van Hertz was gericht op de theorieën van James Clerk Maxwell over elektromagnetisme. Maxwell werkte tot zijn dood in 1879 in de wiskundige natuurkunde en formuleerde wat nu bekend staat als de vergelijkingen van Maxwell. Ze beschrijven door wiskunde de functies van elektriciteit en magnetisme. Hij voorspelde ook het bestaan ​​van elektromagnetische golven.

Hertz's werk was gericht op dat bewijs, dat hem enkele jaren kostte om te bereiken. Hij bouwde een eenvoudige dipoolantenne met een vonkbrug tussen de elementen, en hij wist daarmee radiogolven te produceren. Tussen 1879 en 1889 deed hij een reeks experimenten waarbij elektrische en magnetische velden werden gebruikt om golven te produceren die konden worden gemeten. Hij stelde vast dat de snelheid van de golven dezelfde was als de snelheid van het licht, en bestudeerde de karakteristieken van de velden die hij genereerde, door hun grootte, polarisatie en reflecties te meten. Uiteindelijk toonde zijn werk aan dat licht en andere golven die hij mat, allemaal een vorm van elektromagnetische straling waren die kon worden bepaald door de vergelijkingen van Maxwell. Hij bewees door zijn werk dat elektromagnetische golven door de lucht kunnen bewegen. 

Bovendien concentreerde Hertz zich op een concept dat het foto-elektrisch effect wordt genoemd, dat optreedt wanneer een object met elektrische lading die lading zeer snel verliest wanneer het wordt blootgesteld aan licht, in zijn geval ultraviolette straling. Hij observeerde en beschreef het effect, maar legde nooit uit waarom het gebeurde. Dat werd overgelaten aan Albert Einstein, die zijn eigen werk over het effect publiceerde. Hij suggereerde dat licht (elektromagnetische straling) bestaat uit energie die wordt gedragen door elektromagnetische golven in kleine pakketjes die quanta worden genoemd. De studies van Hertz en het latere werk van Einstein werden uiteindelijk de basis voor een belangrijke tak van de fysica genaamd kwantummechanica. Hertz en zijn student Phillip Lenard werkten ook met kathodestralen, die door elektroden in vacuümbuizen worden geproduceerd. 

Het portret van Heinrich Hertz en tekeningen van elektrische velden die hij bestudeerde, verschenen op een Duitse postzegel in 1994. Deutsche Bundespost.

Wat Hertz gemist heeft

Interessant genoeg vond Heinrich Hertz dat zijn experimenten met elektromagnetische straling, met name radiogolven, geen praktische waarde hadden. Zijn aandacht was uitsluitend gericht op theoretische experimenten. Hij bewees dus dat elektromagnetische golven zich door de lucht (en ruimte) voortplanten. Zijn werk bracht anderen ertoe om nog verder te experimenteren met andere aspecten van radiogolven en elektromagnetische verspreiding. Uiteindelijk stuitten ze op het concept van het gebruik van radiogolven om signalen en berichten te verzenden, en andere uitvinders gebruikten ze om telegrafie, radio-uitzendingen en uiteindelijk televisie te maken. Zonder het werk van Hertz zou het huidige gebruik van radio, tv, satellietuitzendingen en mobiele technologie echter niet bestaan. Evenmin zou de wetenschap van radioastronomie, die sterk afhankelijk is van zijn werk. 

Andere wetenschappelijke belangen

De wetenschappelijke prestaties van Hertz waren niet beperkt tot elektromagnetisme. Hij deed ook veel onderzoek naar het onderwerp contactmechanica, dat is de studie van objecten in vaste materie die elkaar raken. De grote vragen in dit studiegebied hebben te maken met de spanningen die de objecten op elkaar veroorzaken en welke rol wrijving speelt in interacties tussen hun oppervlakken. Dit is een belangrijk vakgebied in de machinebouw. Contactmechanica beïnvloedt het ontwerp en de constructie in objecten zoals verbrandingsmotoren, pakkingen, metaalbewerkingen en ook objecten die elektrisch contact met elkaar hebben. 

Het werk van Hertz op het gebied van contactmechanica begon in 1882 toen hij een artikel publiceerde met de titel 'On the Contact of Elastic Solids', waar hij eigenlijk werkte met de eigenschappen van gestapelde lenzen. Hij wilde begrijpen hoe hun optische eigenschappen zouden worden beïnvloed. Het concept van "Hertziaanse stress" is naar hem vernoemd en beschrijft de precieze spanningen die objecten ondergaan wanneer ze met elkaar in contact komen, met name in gebogen objecten. 

Later leven

Heinrich Hertz werkte tot zijn dood op 1 januari 1894 aan zijn onderzoek en colleges. Zijn gezondheid begon enkele jaren voor zijn dood te falen en er waren aanwijzingen dat hij kanker had. Zijn laatste jaren werden in beslag genomen door onderwijs, verder onderzoek en verschillende operaties voor zijn toestand. Zijn laatste publicatie, een boek getiteld "Die Prinzipien der Mechanik" (The Principles of Mechanics), werd enkele weken voor zijn dood naar de drukker gestuurd. 

Honors

Hertz werd niet alleen geëerd door het gebruik van zijn naam voor de fundamentele periode van een golflengte, maar zijn naam verschijnt op een herdenkingsmedaille en een krater op de maan. Een instituut genaamd het Heinrich-Hertz Instituut voor Oscillatieonderzoek werd opgericht in 1928, tegenwoordig bekend als het Fraunhofer Instituut voor Telecommunicatie, Heinrich Hertz Instituut, HHI. De wetenschappelijke traditie ging verder met verschillende leden van zijn familie, waaronder zijn dochter Mathilde, die een beroemde bioloog werd. Een neef, Gustav Ludwig Hertz, won een Nobelprijs en andere familieleden leverden belangrijke wetenschappelijke bijdragen in geneeskunde en natuurkunde. 

Bibliografie

• "Heinrich Hertz en elektromagnetische straling." AAAS - 's werelds grootste algemene wetenschappelijke vereniging, www.aaas.org/heinrich-hertz-and-electromagnetic-radiation. www.aaas.org/heinrich-hertz-and-electromagnetic-radiation.
• Moleculaire uitdrukkingen Microscopie Primer: gespecialiseerde microscopietechnieken - Fluorescentie digitale afbeeldingengalerij - Normale Afrikaanse groene aap nierepitheelcellen (Vero), micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/hertz.html.
• http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich.html aanzienHeinrich Rudolf Hertz. ”Cardan Biography, www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich. html.