Реферат на тему гельмгольца
Обновлено: 05.07.2024
Гельмгольц, Герман Людвиг Фердинанд (Helmholtz, Hermann Ludwig Ferdinand von) (1821–1894), немецкий естествоиспытатель – физик, математик, физиолог и психолог.
Родился в Потсдаме 31 августа 1821. В 1838 поступил в Военно-медицинский институт Фридриха Вильгельма в Берлине, в 1842 получил степень доктора, сделав открытие в области анатомии: он установил, что нервные волокна исходят из ганглиозных клеток. В 1843–1848 служил военным врачом в Потсдаме.
В 1848 преподавал анатомию в Берлинской академии изящных искусств. Затем был профессором физиологии университетов в Кёнигсберге (с 1849), Бонне (с 1855), Гейдельберге (с 1858). В 1871–1888 – профессор физики Берлинского университета, с 1888 – директор Физико-технического института в Берлине.
Физические исследования Гельмгольца относятся к области электродинамики, оптики, теплоты, акустики. В 1847 в работе О сохранении силы (ber die Erhaltung der Kraft) он математически обосновал закон сохранения энергии, показал его универсальность, ввел понятие потенциальной энергии.
В 1882 сформулировал второе начало термодинамики в форме, позволяющей применять его к химическим процессам, ввел понятия свободной и связанной энергии. Обратив внимание на колебательный характер разряда лейденской банки, в 1869 показал, что аналогичные колебания возникают в индукционной катушке, соединенной с конденсатором (т.е., по существу, создал колебательный контур, состоящий из индуктивности и емкости). Эти опыты сыграли большую роль в развитии теории электромагнетизма. В 1881 выдвинул идею атомарной природы электричества.
Существенных результатов достиг Гельмгольц в физиологической акустике: открыл комбинационные тоны, построил модель уха, позволившую изучить характер воздействия звуковых волн на орган слуха, решил задачу т.н. органной трубы, разработал теорию восприятия и издавания звуков. Широко известны его работы в области физиологии зрения: теория аккомодации, учение о цветовом зрении.
Гельмгольц разработал количественные методы физиологических исследований, изобрел ряд измерительных приборов (в их числе – офтальмоскоп), измерил скорость распространения нервного импульса, обнаружил и измерил теплообразование в мышцах, изучил процесс мышечного сокращения.
Среди важнейших публикаций ученого – Руководство по физиологической оптике (Handbuch der physiologischen Optik, Bd. 1–3, 1856–1857); Лекции по электромагнитной теории света (Vorlesungen ber die elektromagnetische Theorie des Licht, 1897); Лекции по теоретической физике (Vorlesungen ber theoretische Physik, Bd. 1–6, 1897–1907).
Умер Гельмгольц в Берлине 8 сентября 1894.
Список литературы
Нужна помощь в написании доклада?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Немецкий физик, математик, физиолог и психолог. Родился в Потсдаме 31 августа 1821 г. В 1838 г. окончил гимназию. Несмотря на интерес к физике, не смог из-за недостатка средств поступить в университет. Подписав обязательство прослужить восемь лет военным хирургом, был принят в Военно-медицинский институт Фридриха Вильгельма в Берлине. В 1842 г. защитил диссертацию по физиологии, в 1843-1848 гг. служил военным врачом в Потсдаме. Здесь он заинтересовался физиологией, которую преподавал известный физиолог И. Мюллер, близко сошелся с молодыми исследователями Э. Дюбуа-Реймоном и Э. Брюкке, увлеченными идеей преобразования физиологии как науки путем введения в нее методов физики и химии. [sms]
В 1845 г. Гельмгольц вступил в члены Берлинского физического общества. Начиная с этого времени он стал регулярно ездить в Берлин, где проводил эксперименты в лаборатории известного физика Г. Магнуса. В 1845-1846 гг. сформировались основные идеи ученого, послужившие основной его знаменитой работы О сохранении силы (Ьber die Erhaltubg der Kraft). 23 июля 1847 г. Гельмгольц сделал доклад по этой теме в Физическом обществе. В нем он математически обосновал закон сохранениия сил (на современном научном языке - энергии), показал его универсальность, ввел понятие потенциальной энергии (в его терминологии - силы напряжения), связал закон сохранения энергии с невозможностью построения вечного двигателя.
В 1848 г. Гельмгольца освобождают от военной службы, и он занимает должность экстраординарного профессора физиологии и общей патологии в университете Кёнигсберга. В 1855 г. он переходит в Боннский университет, в 1858 г. становится профессором физиологии в Гейдельберге. Все это время продолжаются его занятия физиологией. Он измеряет скорость распространения нервного импульса, изучает процесс мышечного сокращения. Гельмгольц становится первым человеком, увидевшим сетчатку глаза живого человека; для этого он использует специальное глазное зеркало - офтальмоскоп, изобретенное им в 1850 г.
Его обширные исследования по физиологии зрения (теория аккомодации, цветового зрения и т. д.) были обобщены в классическом труде Руководство по физиологической оптике (Handbuch der physiologischen Optik, Bd. 1-3, 1856-1857). В 1856 г. исследованием комбинационных тонов начались акустические работы Гельмгольца. Он построил модель уха, позволившую изучить характер воздействия звуковых волн на орган слуха, решил задачу т. н. органной трубы, разработал теорию восприятия и издавания звуков. Кроме того, он проводит важные исследования колебания струн и акустических резонаторов (резонаторов Гельмгольца), занимается гидродинамикой вихрей, разрабатывает принцип механического подобия, позволивший объяснить ряд метеорологических явлений и механизм образования морских волн.
В 1870 г. Гельмгольца пригласили в Берлин, где возглавляемая им кафедра и лаборатория стали неформальным центром физики в Германии. В 1888 г. он возглавил Физико-технической университет, где велись как прикладные, так и фундаментальные исследования. Под руководством Гельмгольца институт превратился в крупный научный центр, куда приезжали учиться молодые физики из многих стран, в том числе и из России.
В 1870-1880 гг. Гельмгольц много занимался проблемами электродинамики, пытаясь найти критерии для выбора в пользу одной из существовавших тогда электродинамических теорий. Под его влиянием Г. Герц провел исследования, приведшие к обнаружению электромагнитных волн. Большую роль в развитии электромагнетизма сыграли и собственные опыты Гельмгольца, поставленные им еще в 1869 г. Обратив внимание на колебательный характер разряда лейденской банки, он показал, что аналогичные колебания возникают в индукционной катушке, соединенной с конденсатором (т. е. по существу создал колебательный контур, состоящий из индуктивности и емкости). В 1881 г. Гельмгольц выдвинул идею атомарной природы электричества, в 1882 г. сформулировал второе начало термодинамики в форме, позволяющей применять его к химическим процессам, ввел понятия свободной и связанной энергии.
Широкую известность получили учебники Гельмгольца: Лекции по электромагнитной теории света (Vorlesungen ьber die elektromagnetische Theorie des Licht, 1897); Лекции по теоретической физике (Vorlesungen ьber theoretische Physik, Bd. 1-6, 1897-1907).
Гельмгольц был членом Берлинской, Пражской, Петербургской АН, других научных обществ.
Умер Гельмгольц в Берлине 8 сентября 1894 г.[/sms]
ГОСТ
Краткая биография
Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд родился в семье учителя гимназии в августе $1821$ года. По желанию своего отца, Герман в $1838$ году для изучения медицины поступил в военно-медицинский институт. Гельмгольц начал изучать физиологию под влиянием идей знаменитого физиолога Мюллера и после прослушания институтского курса в $1842$ году он защитил успешно докторскую диссертацию, которая посвящалась строению нервной системы. В своей работе молодой врач первым доказал существование структурных целостных элементов нервной ткани, которые позднее получили название нейронов.
В $1842$ году Герман Гельмгольц был назначен ординатором в больницу в городе Берлине. И, начиная с $184$3 года, начался его путь в качестве военного Потсдамского врача. Жил врач в казарме и должен был вставать по сигналу в пять утра. Несмотря на это эскадронный хирург находил время для занятий наукой. В $1845$ году Гельмгольц заканчивает военную службу и направляется в Берлин для подготовки к экзаменам на звание врача. Герман усердно занимается в домашней лаборатории физика Густава Магнуса.
Впоследствии воспитанник лаборатории Магнуса становится его преемником и переносит эту лабораторию в стены Берлинского университета, превратив ее в мировой научный центр.
Император Вильгельм в $1883$ году жалует Гельмгольцу звание дворянина.
В $1884$ году Герман Гельмгольц опубликовал свою теорию аномальной дисперсии, а позже несколько работ связанных с теоретической механикой. В это же время Гельмгольц активно работает в области метеорологии.
Последние работы ученого, которые были написаны в $1891и 1892$ годах, преимущественно относятся к теоретической механике.
Готовые работы на аналогичную тему
Герман Гельмгольц умер 8 сентября $1894$ года.
Принцип сохранения живой силы
В отличие от своих предшественников Гельмгольц говорил о невозможности существования вечного двигателя. Материю он рассматривает как неподвижную и пассивную. Для описания изменений, происходящих в мире, он наделял ее силами притягательными и отталкивательными. Он сводил явления природы к движению материи с движущими силами, зависящими исключительно от пространственных взаимоотношений.
Принцип сохранения живой силы в формулировке Гельмгольца гласит, что любое количество подвижных материальных точек приходит в движение исключительно под влиянием сил, зависящих от взаимодействия точек друг на друга или направленных к неподвижным центрам, при этом сумма живых сил взятых всех вместе точек остается одной и той же в любой момент времени, в который точки получают относительные положения по отношению друг к другу, а также по отношению к неподвижным центрам, какими бы ни были их скорости и траектории в промежутках между определенными моментами.
Физиологическая оптика Гельмгольца
В $1858$ году Гельмгольц занял должность профессора физиологии в городе Гейдельберге. Здесь он очень много занимался физиологией зрения. Данные исследования значительно обогатили практическую медицину и область знания.
Гельмгольц построил особый, но при этом очень простой аппарат - офтальмометр, позволяющий измерять кривизну роговой оболочки поверхности хрусталика. Таким образом изучалось преломление лучей в человеческом глазу.
Изучение глаза показало, что сетчатка обладает тремя главными светоощущающими элементами: один из них раздражается сильнее всего красными лучами, другой — синими, третий — зелеными. Любой цвет вызывает наиболее сильное раздражение одного из этих элементов и значительно более слабое остальных. Комбинация раздражений создает неповторимую игру цветов, которую мы и видим вокруг себя.
Для исследования дна живого глаза Гельмгольц изготовил глазное зеркало - офтальмоскоп. Данный прибор до сих пор является обязательным снаряжением любого глазного врача. Гельмгольц фактически создал физиологическую оптику, как науку о зрении и глазе.
Физиологическая акустика
Герман Гельмгольц создал теорию резонанса и на ее базе учение о слуховых ощущениях, о голосе и музыкальных инструментах. Гельмгольц разработал ряд вопросов, которые имеют огромное значение для теории музыки. Он представил анализ причин музыкальной гармонии.
Этой статьёй я начну очередной биографический цикл, посвященный ученым, благодаря которым мы знаем о физической природе звука действительно много.
Мой выбор не случаен, так как Герман Гельмгольц заложил фундаментальные основы таких областей научного знания как: акустика, электродинамика, физиология слуха, психоакустика. Вклад этого ученого в физику в целом и в акустику в частности сложно переоценить. Относительно звуковой аппаратуры и музыкальных инструментов, сложно представить что-либо, где не используются открытия и исследования этого человека.
Гельмгольц впервые создал электромеханический прообраз синтезатора звука, описал механизм слуха, построил модель человеческого уха, обосновал волновую природу звука. К заслугам ученого относится первое, и одно из самых стройных определений тембра (по мнению профессора Алдошиной, на 100 лет предопределило исследования звука в этой области), создание резонатора, подробные исследования колебания струн. Как истинный сын своего времени, Гельмгольц занимался не только акустикой, среди работ исследователя – исследования в области математики, природы электричества, психологии, термодинамики, оптики, физиологии, медицины, метеорологии.
Иными словами Гельмгольц занимался всем, что в его время можно было назвать инновационным, всем, что было авангардом науки и прогресса. Именно Гельмгольц был одним из лидеров физического сообщества Германии в середине – конце 19 века. Не случайно именно его именем названо крупнейшее объединение немецких научно-исследовательских центров.
Детство гения: сын гуманитария-националиста, посредственный гимназист
Герман Гельмгольц родился 31 августа 1821 года, в семье профессора филологии Фердинанда Гельмгольца, преподавателя немецкого языка, субректора Потсдамской гимназии, и домохозяйки Каролины Гельмгольц (в девичестве Пенн), американского происхождения.
Интересно, что отец ученого Август-Фердинанд-Юлиус Гельмгольц изучал в Берлинском университете теологию, позже завершил обучение на факультете немецкой филологии, т.е. был гуманитарием до мозга костей.
Как настоящий националист, грезивший о возрождении Германии, Фердинанд прерывал обучение в университете и как вольноопределяющийся доброволец учувствовал в боевых действиях в 1813-1815 годах. Завершив обучение в 1820 году, Август Фердинанд занимает место учителя гимназии в Потсдаме и в том же году женится на Каролине Пенн. Через год на свет появляется первенец, которому суждено стать гением и изменить (а в ряде случаев сформировать) представления современников о природе огромного количества явлений.
Как ни странно, в детстве Герман Гельмгольц не проявлял признаков гениальности и в принципе не подавал никаких надежд на многообещающее будущее. По воспоминаниям родителей, будущий ученый был очень болезненным и с раннего возраста страдал расстройством памяти, с большим трудом различал правую и левую стороны. Обучаясь в гимназии, в которой преподавал его отец, Герман был крайне посредственным учеником, испытывал проблемы с грамматикой. Последнее обстоятельство особенно странно, учитывая образование отца.
Однако недостатки гуманитарных способностей с лихвой компенсировались склонностью к точным и естественным наукам: физике, биологии и математике. По воспоминаниям самого ученого, он ещё в школьные годы интересовался оптикой, и, будучи гимназистом, сформулировал несколько оптических теорем. Так или иначе, но таланты Гельмгольца не были восприняты учителями гимназии, и в 17-летнем возрасте Герман завершил обучение с не очень впечатляющим аттестатом.
Лучший физик среди врачей
Не смотря на относительно высокий социальный статус семьи будущего ученого, финансовое положение родителей не позволило молодому Гельмгольцу учиться за собственные средства. В качестве альтернативы, по рекомендации родственников, Герман выбирает карьеру военного хирурга. Не исключено, что на выбор молодого человека повлиял успешный опыт военной службы и убеждения отца.
В 1848 году после окончания службы Гельмгольц становится преподавателем анатомии в берлинской академии художеств. Однако в этой должности пребывает меньше года. Уже через год слава восходящей звезды немецкой науки приносит ему звание профессора физиологии и патологии, а также место в престижном Кёнигсбергском университете.
Среди исследований этого периода жизни физика можно выделить открытие скорости распространения нервного импульса. В то же время Гельмгольц активно экспериметирует с оптикой. Активные изыскания приносят плоды, в 1850-1851-м годах ученый изобретает офтальмоскоп и офтальмометр, приборы займут своё место в медицинской и научной практике.
Акустические открытия и изобретения
На протяжении всей своей научной деятельности ученый с большим интересом проводит исследования, связанные с физиологией слуха и психоакустикой. В 1849-1850-м годах ученый открывает явление акустического резонанса в полости (Резонанс Гельмгольца) и для анализа акустических сигналов создает специальный прибор — резонатор.
Резонатор Гельмгольца — медный сосуд сферической формы с открытой горловиной, изобретённый Гельмгольцем для анализа акустических сигналов, на основе наблюдаемых в нём явлений Гельмгольцем и Рэлеем разработана количественная теория резонанса данного типа.
Сегодня принцип резонатора Гельмгольца активно используется при акустической обработке помещений, создании концертных залов, демонстрационных комнат, звукозаписывающих студий, безэховых камер, а также автомобильных глушителей.
Акустические панели, в котрых применен принцип резонатора Гельмгольца
В 1855 ученый становится руководителем кафедры анатомии и физиологии в Бонне. В этой должности, в 1856 году, плотно занимаясь физиологией ощущений и физическими основами акустики, ученый создаёт модель человеческого уха, позволяющую изучать влияние звука на орган слуха человека. В том же году Гельмгольц исследует комбинационные тоны, закладывает базис для изучения нелинейных искажений звуковых волн. Создавая теорию комбинационных тонов, Гельмгольц первым обращает внимание на нелинейность слухового тракта человека, в частности барабанной перепонки.
В процессе изучения характеристик звука именно Гельмгольц дает первое научное определение тембра, на которое исследователи этого свойства звука будут опираться в течение десятилетий.
Дополнить стройную концепцию тембра смогут только в 70-е годы 20-го столетия.
В многочисленных трудах по акустике и физиологии слуха Гельмгольц неопровержимо доказывает, что ощущения, в том числе слух имеют физическую природу. Тогда как господствующая доктрина того времени трактовала ощущения и восприятие на основе теологического подхода, как непостижимый духовный акт.
Мировое признание и закат солнца немецкой науки
В 1870 году ученый становится членом Прусской академии наук, где заведует первой физической кафедрой, а позже руководит физическим институтом. В этот период Гельмгольц концентрируется на изучении электродинамики. Ученый до конца своей жизни продолжает активные научные изыскания. Современников поражает плодовитость и неутомимость коллеги, который совмещает исследования с активной преподавательской деятельностью.
Хочу отметить, что акустика занимала ученого не меньше, а некоторые периоды даже больше, чем другие области физического знания. При этом прижизненное признание в мировой научной среде, ученый получает в первую очередь за исследования в области фундаментальной и математической физики. Понимание и значимость акустических исследований Гельмгольца приходит значительно позже, когда исследования находят практическое применение.
Среди учеников и партнёров Гельмгольца по исследованиям имена таких ученых как: В. Вундт, Г. Герц, Л. Больцман, И.М. Сеченов, Д. А. Лачинов, А.Г. Столетов, К.А. Тимирязев. Должности, которые занимал ученый, красноречиво говорят о его значимости для мировой и немецкой науки: директор Физического института, ректор Берлинского университета, президент имперского физико-технического института. О международном признании свидетельствует членство Гельмгольца в Британской, Пражской и Петербургской академиях наук.
В конце жизни ученый испытывает всё больше проблем с памятью, которые были знакомы ему с детских лет, но с маниакальным упорством продолжает работать и преподавать. Смерть настигла гения в Берлине в сентябре 1894 г.
Читайте также: