Генрих герц электромагнитные волны доклад
Обновлено: 25.06.2024
Жизнеописание немецкого ученого, физика и исследователя Генриха Рудольфа Герца. Вклад ученого в исследование электромагнитных полей. Открытие внешнего фотоэффекта и работы Р. Герца в области электродинамики. Вклад ученого Р. Герца в развитие метрологии.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.12.2013 |
| Размер файла | 47,5 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство Образования и Науки РФ
Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого
Студент Группы 2621
Батаева Дарья Михайловна
Макейкина Рената Петровна
Великий Новгород 2013
Вклад учёного в науку
Список используемой литературы
Реферат посвящён Генриху Рудольфу Герцу, выдающемуся немецкому учёному, физику и исследователю.
Генрих Герц внес вклад в развитие физики, исследования электромагнитных полей, открыл внешний фотоэффект, любил метеорологию и получил множество научных наград, написал 2 сочинения по физике.
Биография учёного
В переводе с древнегерманского - "могущественный".
С детства очень сообразительный мальчик, обладает хорошей памятью, быстро все схватывает. Прекрасно учится. Любит технику.
Вклад в науку физика Генриха Герца
Экспериментальный аппарат Герца 1887 года.
Чтобы лучше видеть искру в своих опытах, Герц поместил приёмник в затемнённую коробку. При этом он заметил, что в коробке длина искры в приёмнике становится меньше. Тогда Герц стал экспериментировать 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, Герц заметил, что заряженный конденсатор теряет свой заряд быстрее при освещении его пластин ультрафиолетовым излучением. Полученные результаты явились открытием нового явления в физике, названного фотоэффектом, т.е. явление вырывания е под действием света. Теоретическое обоснование этого явления позже дал Альберт Эйнштейн, получивший за это Нобелевскую премию в 1921 году.
Заключение
Таким образом, Генрих Герц, немецкий физик, один из основоположников электродинамики.
Экспериментально доказал существование электромагнитных волн, Установил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн, Придал уравнениям Максвелла симметричную форму, Открыл внешний фотоэффект, Построил механику, свободную от понятия силы, писал научные статьи и работы, был приверженцем теории дальнодействия. Дальнодействие (непосредственное действие тел на расстоянии) и короткодемйствие (близкодействие) -- две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления.
Научный мир помнит много учёных, приблизивших нас к возможности передавать информацию и общаться через расстояния. Генрих Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz нем.) внёс большой вклад в изучение физики, который в дальнейшем использовали его последователи для своих изобретений.
Генрих Рудольф Герц. 1983 год
Главные этапы в жизни и науке
Детство и студенчество
Родился будущий учёный 22 февраля 1857 года в крупном немецком городе Гамбурге в богатой еврейской семье. Отец предприниматель и адвокат, в дальнейшем принял лютеранство. Его избрали членом городского совета и выдвинули в сенаторы. Банки, основанные прадедом Генриха Герца в 19 веке, существуют в Германии и сейчас. Мать выросла в семье армейского лекаря. У Генриха были три маленьких брата и сестра. Хорошим здоровьем он не отличался, но подрастая окреп.
С детства у мальчика проявилась способность к обучению, он много читал и знал несколько языков. Родители мечтали о юридической карьере старшего сына. Младшие братья, когда повзрослели пошли по стопам прадеда и стали финансистами.
Поступив в училище Генрих изучал юриспруденцию, но больше его увлекала физика. Следующим этапом была Университетская гимназия, успешно закончив которую, Генрих параллельно получил знания в школе ремёсел, умел читать чертежи, самостоятельно делать столярные конструкции.
Первая попытка была получить инженерное образование и, поступив в 1875 году в Дрезденский технический институт, Генрих проучился там два года. Потом он решительно отказался от этой идеи и перевёлся на второй курс Мюнхенского Политехникума, где углубился в изучение физики.
Генрих Рудольф Герц. 21 год
Плодотворное сотрудничество с преподавателем, крупнейшим физиком того времени — Г. Гельмгольцем, дало Герцу много знаний и опыта. В студенческие годы, под руководством своего наставника, он защитил диссертацию, написал научные труды. Вскоре их связь переродилась в дружбу.
Научные труды
Увидев в Герце интерес и призвание к физике, Г. Гельмгольц предложил ему осваивать сомнительную в то время научную область — электродинамику. Наблюдения, теории и факты в данном разделе были слабо изучены. Для пытливого ума молодого физика — это оказалось толчком к великим открытиям.
После написания многих теоретических трудов, Генрих Герц полностью перешёл к экспериментам и опытам. Он считал, что как учёный должен доказать на практике верность своих теорий. Будучи профессором Высшего учебного заведения, он имел свою лабораторию, где мог свободно заняться исследованиями той научной сферы, которая давно привлекала его — электричеством.
Герц сделал эту фотографию в своей лаборатории. На ней изображена катушка, которую он использовал (слева), и антенна – дипольный резонатор с искровым промежутком, который он использовал для обнаружения электромагнитного излучения
Увлечение метеорологией
Учёные 19 века ещё мало изучили физику и считали, что энергия вокруг — это действие флюидов. Существование магнитных и электрических полей подвергалось сомнению. Для молодого Герца была привлекательна практическая сторона изучения физических явлений. Он с большим энтузиазмом проводил глубокие исследования.
Небольшой вклад в изучение метеорологии сделал Генрих Герц, написав несколько ранних работ под руководством Г. Гельмгольца. Интерес к изучению данной области зародился летом 1878 года на лабораторных курсах у физика-метеоролога В. Бецольда в Мюнхене. Студент описал наблюдения за испарениями жидкостей и разработал новые инструменты для измерения влажности и свойств воздуха, для исследований адиабатических процессов.
Электромагнитные волны и электродинамика
Опираясь на работы Д. Максвелла, в которых было доказано влияние электромагнитных колебаний на частоту и скорость испускаемых волн, и теоретически подтверждалось, что скорость радиоволн совпадает со скоростью света, Генрих Герц на практике доказал существование электромагнитных волн.
В этом направлении было проведено бесчисленное количество опытов в 1886-89 годах. Несмотря на примитивные приборы для исследований, Г. Герцу удалось подтвердить факты и получить результаты, доказывающие способность преломления и отражения электромагнитных волн, определением их скорости.
Учёный собрал простейшие аппараты для проведения исследований, которые позже назвали его именем и применяют для опытов до сих пор: вибратор Герца — радиопередатчик, резонатор — искровой радиоприёмник. Опытным путём, с помощью сконструированных приборов, были подтверждены теории Д. Максвелла и доказана способность передавать магнитные и электрические волны на расстояние без проводов.
Искровой радиоприёмник Герца
На самом же деле, тогда он просто не понимал, что внёс неоценимый вклад в создание беспроводного телеграфа, радио и телевидения, то есть в развитие технического прогресса человечества.
Открытие фотоэффекта
Без наблюдений за природными явлениями, опытов и логических заключений Герца многих вещей, привычных для нас сегодня, просто бы не было. Изобретатели основывались на доказанной физической способности взаимодействия электрического заряда и ультрафиолетового излучения, позже названной — фотоэффектом.
Открытие фотоэффекта лежит в основе действия фотоэлементов и нашло широкое применение. Например, в наши дни в условиях космоса невозможно работать без преобразования энергии солнечного света; в киноиндустрии происходит воспроизведение звука. С помощью фотоэлементов, соединённых с реле, созданы автоматические системы, способные улавливать движение — автоматически открывать двери, сортировать предметы, включать освещение и многие другое.
В 1886-87 гг. Генрих Герц впервые наблюдал и дал описание внешнего фотоэффекта
Уже в 20 веке, опираясь на опыты Г. Герца, крупный немецкий физик-теоретик Альберт Эйнштейн развил далее теорию излучения и стал лауреатом Нобелевской премии, за создание квантовой теории фотоэффекта.
Личная жизнь
Когда молодой физик занимался профессорской деятельностью в Технологическом институте Карлсруэ и делал великие изыскания, он устроил свою личную жизнь. Возлюбленной учёного стала дочь местного учителя геометрии, Элизабет Долль, которая была на семь лет моложе избранника. Спустя шесть месяцев знакомства молодые люди решили пожениться.
Генрих Герц и его жена Элизабет Долль
Это событие положительно повлияло на эмоциональное состояние Генриха, закончился период депрессии, который с некоторых пор одолевал его. В семье появились две дочери: старшая Иоганна и Матильда (1891 г. р.). Устроив свой семейный быт, Генрих с головой окунулся в науку.
Смерть и наследие ученого
Через год после рождения второй дочери у Г. Герца участились мигрени, заболевание осложнилось гранулематозом, добавилась инфекция крови. Болезнь быстро прогрессировала, присоединялись новые органы жизнедеятельности, он начал слепнуть. За жизнь известного учёного долго боролись медики. В Боннской больнице провели несколько операций, но безуспешно, и в первый день наступившего 1894 года он скончался. Через неполных два месяца Г. Герцу исполнилось бы тридцать семь лет.
Тело перевезли в Гамбург. Захоронение произвели на Ольсдорфском, самом крупном кладбище-парке города. Там и сейчас можно увидеть могилу со скромной гранитной плитой и надписью.
Гранитная плита на могиле Генриха Герца
Дочери выросли, но так и не обзавелись семьями, поэтому прямых потомков у Г. Герца не осталось. Младшая дочь Матильда изучала медицину и преуспела в психологии.
У великого изобретателя был племянник, который проявились способности к физике. Густав Л. Герц сделал успешную научную карьеру. Его удостоили Нобелевской премии. Сын Густава Герца пошёл по стопам отца, занимался разработками струйных и ультразвуковых технологий. Карл Х. Герц, участвовал в создании медицинского прибора — сонографа, прообраза современного ультразвукового аппарата.
Густав Людвиг Герц, племянник Генриха Герца
Память и награды Генриха Герца
После своих многочисленных научных работ, он становится авторитетным учёным и членом-корреспондентом ряда европейских Академий, где получает немало наград:
Оставшийся после смерти физика неоконченный труд, дописал и опубликовал его друг, Г. Гельмгольц. Открытия Г. Герца нашли практическое применение спустя годы. Сам учёный не придавал большого значения своим находкам.
Именем немецкого учёного в 1930 году названа единица измерения, которая позднее вошла в мировую измерительную систему для определения частоты — Hz, Гц — о чём в наши дни мы узнаём на школьных уроках физики.
В 1969 году в ГДР выпущена памятная медаль с изображением Г. Герца.
Памятная медаль Генриха Герца
В Германии именем Г. Герца названа теле-радио-коммуникационная башня, а на Луне — один из кратеров.
Heinrich-Hertz-Turm. Башня Генриха Герца. Гамбург, Германия
Недолгий, по меркам нашего времени, период жизни Генриха Герца был очень плодотворным. Его опыты и теории легли в основу развития многих направлений физики, использованы при создании радио, раций, радаров, телевидения и других изобретений, без которых мы не представляем современную жизнь.
За всю историю науки сделано немало открытий. Однако лишь с немногими из них нам приходится сталкиваться каждый день. Невозможно представить себе современную жизнь и без того, что сделал Герц Генрих Рудольф.
Этот немецкий физик стал основоположником динамики и доказал всему миру факт существования электромагнитных волн. Именно благодаря его исследованиям мы пользуемся телевидением и радио, которые прочно вошли в быт каждого человека.
Семья
Генрих Герц родился 22.02.1857 г. Его отец – Густав – по роду своей деятельности был адвокатом, после дослужившимся до сенатора города Гамбурга, в котором и проживала семья. Мать мальчика – Бетти Августа. Она была дочерью известного кельнского основателя банка. Стоит сказать о том, что это учреждение до сих пор функционирует в Германии. Генрих был первенцем Бетти и Густава. Позже в семье появилось еще три мальчика и одна девочка.
Школьные годы
В детстве Генрих Герц был слабым и болезненным мальчиком. Именно поэтому ему не нравились подвижные игры и физические упражнения. Но зато Генрих с огромным увлечением читал различные книги и занимался изучением иностранных языков. Все это способствовало тренировке памяти. Существуют интересные факты биографии будущего ученого, которые говорят о том, что мальчик сумел самостоятельно выучить арабский язык и санскрит.
Родители полагали, что их первенец непременно станет юристом, пойдя по стопам отца. Мальчика отдали в Гамбургское реальное училище. Там он должен был изучать юриспруденцию. Однако на одном из уровней обучения в училище стали проводиться занятия по физике. И с этого момента интересы Генриха коренным образом изменились. К счастью, его родители не настаивали на изучении юридического дела. Они позволили мальчику найти свое призвание в жизни и перевели его в гимназию. По выходным дням Генрих занимался в школе ремесел. Много времени мальчик проводил за чертежами, изучая столярное дело. Будучи школьником, он предпринял свои первые попытки создания приборов и аппаратов для изучения физических явлений. Все это свидетельствовало о том, что ребенок тянется к знаниям.
Студенческие годы
В 1875 г. Генрих Герц получил аттестат зрелости. Это дало ему право поступать в университет. В 1875 г. он уехал в Дрезден, где стал студентом высшего технического училища. На первых порах учеба в этом заведении нравилась юноше. Однако вскоре Генрих Герц осознал, что карьера инженера – это не его призвание. Юноша оставил училище и уехал в Мюнхен, где его приняли сразу на второй курс университета.
Путь в науку
Будучи студентом, Генрих стал стремиться к исследовательской деятельности. Но вскоре молодой человек понял, что получаемых в университете знаний для этого явно недостаточно. Именно поэтому, получив диплом, он поехал в Берлин. Здесь, в столице Германии, Генрих стал студентом университета и устроился работать ассистентом в лабораторию Германа Гельмгольца. Этот крупнейший физик того времени заметил талантливого молодого человека. Вскоре между ними установились хорошие взаимоотношения, позже перешедшие не только в тесную дружбу, но и в научное сотрудничество.
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.
Руководство собственной лабораторией
Генрих Герц, биография которого как ученого не закончилась на защите диссертации, какое-то время продолжал свои теоретические исследования в физическом институте, находящемся при Берлинском университете. Однако вскоре он понял, что его все больше и больше начинают привлекать эксперименты.
В 1883 г. по рекомендации Гельмгольца молодой ученый получил новую должность. Он стал доцентом в Киле. Спустя шесть лет после этого назначения Герц дослужился до профессора физики, начав свою работу в г. Карлсруэ, где находилась Высшая техническая школа. Здесь впервые Герц получил свою собственную экспериментальную лабораторию, что обеспечило ему свободу творчества и возможность заниматься интересующими его экспериментами. Основным направлением исследований ученого стала область изучения быстрых электрических колебаний. Это были вопросы, над которыми Герц трудился, еще будучи студентом.
Получение доказательств научных открытий
Несмотря на женитьбу, ученый Генрих Герц не забросил свою работу. Он продолжал проводить исследования по изучению инерции. В своих научных разработках Герц опирался на теорию, выдвинутую Максвеллом, согласно которой скорость радиоволн должна быть аналогичной скорости света. В период с 1886 по 1889 гг. Герц провел многочисленные опыты в этом направлении. В результате ученый доказал факт существования электромагнитных волн.
Несмотря на то что для своих опытов молодой физик пользовался примитивной аппаратурой, ему удалось получить достаточно серьезные результаты. Работа Герца стала не только подтверждением наличия электромагнитных волн. Ученый определил и скорость их распространения, преломления и отражения.
Генрих Герц, открытия которого легли в основу современной электродинамики, получил за свою работу огромное количество различных премий. Среди них:
- премия Баумгартнера, врученная Венской академией;
- медаль им. Маттеучи, преподнесенная Обществом наук в Италии;
- премия Парижской академии наук;
- японский орден Священного сокровища.
Кроме того, всем нам известен герц – единица измерения частоты, названная в честь знаменитого первооткрывателя. Одновременно с этим Генрих стал членом-корреспондентом в академиях наук Рима, Берлина, Мюнхена и Вены. Те выводы, которые сделал ученый, поистине неоценимы. Благодаря тому, что открыл Генрих Герц, изобретения, такие как беспроводной телеграф, радио и телевидение, стали впоследствии возможными для человечества. И сегодня без них нельзя представить себе нашу жизнь. А герц – единица измерения, знакомая каждому из нас со школьной скамьи.
Открытие фотоэффекта
Генрих Герц – физик, открывший явление (позже оно было объяснено Альбертом Эйнштейном), которое на сегодняшний день находит широкое применение в технике. Так, на фотоэффекте основывается действие фотоэлементов, с помощью которых возможно получение электричества из солнечного света. Такие устройства особенно актуальны в условиях космоса, где нет иных источников энергии. Также с помощью фотоэлементов с кинопленки воспроизводится записанный звук. И это еще не все.
Метеорология
К этой области науки Герц всегда испытывал глубокий интерес. И хотя углубленно метеорологию ученый не исследовал, им был написан ряд статей, касающихся данной темы. Это был период, когда физик работал в Берлине помощником Гельмгольца. Также Герцем были проведены исследования, касающиеся испарения жидкостей, определения свойств подвергнутого адиабатным изменениям сырого воздуха, получения нового графического средства и гигрометра.
Механика контакта
Наибольшую популярность Герцу принесли открытия в области электродинамики. В 1881-1882 гг. ученый публиковал две статьи на тему механики контакта. Эта работа имела огромное значение. Ее итогом стали результаты, в основе которых лежала классическая теория эластичности и механики континуума. Развивая данную теорию, Герц наблюдал за кольцами Ньютона, которые образуются в результате размещения на линзе стеклянной сферы. На сегодняшний день эта теория несколько пересмотрена, и на ней базируются все существующие модели контакта перехода при предсказаниях параметров наносдвигов.
Искровой радиоприемник Герца
Это изобретение ученого явилось предшественником дипольной антенны. Радиоприемник Герца был создан из одновитковой катушки индуктивности, а также из сферического конденсатора, в котором был оставлен воздушный промежуток для искры. Аппарат был помещен физиком в затемненную коробку. Это позволяло лучше увидеть искру. Однако такой опыт Генриха Герца показал, что в коробке длина искры значительно уменьшалась. Тогда ученый убрал стеклянную панель, которая была размещена между приемником и источником электромагнитных волн. Длина искры при этом увеличилась. Чем было вызвано данное явление, Герц объяснить не успел.
Эффект луча
Память о великом ученом
После смерти ученого данный труд был завершен и подготовлен к изданию Германом Гельмгольцем. В предисловии к этой книге он указал на то, что Герц являлся самым талантливым из его учеников, и что его открытия впоследствии определят развитие науки. Эти слова стали пророческими. Интерес к открытиям ученого появился у исследователей уже спустя несколько лет после его смерти. А в 20 веке на основе работ Герца стали развиваться практически все направления, которые принадлежат современной физике.
В 1925 г. за открытие законов о соударении электронов с атомом ученый был награжден Нобелевской премией. Получил ее племянник великого физика – Густав Людвиг Герц. В 1930 г. Международная Электротехническая комиссия приняла новую единицу системы измерения. Ею стал Герц (Гц). Это частота, соответствующая одному периоду колебаний в течение секунды.
В 1969 г. на территории Восточной Германии возвели мемориал им. Г. Герца. В 1987 г. была учреждена медаль Heinrich Hertz IEEE. Ее ежегодное вручение производится за выдающиеся достижения в области эксперимента и теории с использованием каких-либо волн. В честь Герца назвали даже лунный кратер, который находится позади восточного края небесного тела.
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".
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.
Читайте также: