Герц (единица частоты) Герц, единица частоты. Названа в честь Генриха Герца. Сокращённое обозначение: русское гц, международное Hz. 1 Г. - частота периодического процесса, при которой за время в 1 сек происходит один цикл процесса. Широко применяются кратные единицы от Г. -

Герц Фридрих Отто Герц, Херц (Hertz) Фридрих Отто (р. 26.3.1878), австрийский социал-демократ, социолог, историк, экономист. Окончил Венский университет. В 1920-30-х гг. советник министра при Австрийской федеральной канцелярии, в 1930-33 профессор экономики и социологии университета в

Радио 1957 №2

К столетию со дня рождения

„...Герцу даже и не приходит в голову возможность нематериалистического взгляда на энергию"

В. И. Ленин

Трудно представить себе жизнь современного общества без средств радиоэлектроники. Нет такой отрасли науки и техники, народного хозяйства, где бы влияние радиоэлектроники не сказывалось в той или другой степени.

Величайшее достижение нашей эпохи - раскрытие атомного ядра и покорение его энергии - было бы невозможным без широчайшего привлечения методов и средств радиоэлектроники в ядерных исследованиях.

С радиоэлектроникой неразрывно связана широкая автоматизация производственных процессов в промышленности, на транспорте и в связи, имеющая целью повышение производительности труда, уменьшение опасности производства и в конечном итоге повышение благосостояния и культурного уровня трудящихся нашей Родины.

Изобретение радио и дальнейшее бурное развитие радиоэлектроники сделались возможными в результате важнейших исследований и открытий, доказавших родство двух явлений природы - световых и электрических и раскрывших физическую сущность этих явлений.

Ещё в середине XVIII столетия выдающийся русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов высказал предположение, что свет распространяется колебательным движением подобно волнам.

Исключительно важные исследования Фарадея, Максвелла и Герца привели к полному изменению идеалистических представлений об электрических явлениях как о мгновенном «действии на расстоянии» без какой-либо связи с окружающей средой и временем.

Фарадей считал, что магнитные явления сосредоточены в среде, окружающей магнитные тела или проводники, по которым протекает электрический ток. Он экспериментально доказал, что все пространство пронизывается силовыми магнитными линиями, которые и являются носителями магнитных действий. Этим самым Фарадей противопоставил представление о среде как носителе электромагнитных явлений воззрению Ньютона и его последователей, рассматривавших электромагнитные явления как проявление действия сил между проводниками или магнитами без участия окружающей среды, т. е. проявление «прямого и мгновенного действия сил».

Исследуя явления электромагнитной индукции, Фарадей вплотную подошёл к открытию электромагнитных волн. В этой связи большой интерес представляет письмо Фарадея, датированное 12 марта 1832 г. и обнаруженное в 1938 г. в опечатанном виде в Англии, с надписью на нем: «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в запечатанном конверте в архивах Королевского общества».

В этом письме он высказал следующие важные предположения:

Распространение магнитного воздействия происходит постепенно, с определённой скоростью;

Распространение магнитных сил имеет волновой характер и поэтому теория колебаний может быть приложена к магнитным и электрическим явлениям, так же как это было сделано по отношению к звуку.

Фарадей не смог при жизни подтвердить экспериментально или теоретически эти предположения. Только 31 год спустя, в 1863 г., другой английский учёный - Максвелл - в своей знаменитой работе «Трактат об электричестве и магнетизме» теоретически доказал существование электромагнитных волн.

Максвелл, сопоставляя известные из опыта свойства света со свойствами электромагнитных колебаний, вытекающих из разработанной им математической теории, пришёл к выводу, что свет есть электромагнитные волны, что в световой волне имеет место распространение электрического и магнитного поля. Максвелл подсчитал, что скорости распространения электромагнитных волн и световых волн примерно равны.

Замечательные теоретические исследования Максвелла не сразу получили признание, так как экспериментально подтвердить предсказания, вытекающие из его теории, оказалось не так просто. Как известно, сам Максвелл не предпринимал ничего для опытной проверки главнейшего из своих предсказаний - существование электромагнитных волн. Эта часть работы ожидала учёного с особо острыми экспериментаторскими способностями и глубокими материалистическими взглядами на энергию.

Таким человеком оказался великий немецкий учёный Генрих Рудольф Герц.

Родился Генрих Герц 22 февраля 1857 г. в Гамбурге. Будучи школьником, он уже проявлял большой интерес к физическим экспериментам, собственными руками изготовляя для этого различные приборы. После окончания средней школы Герц пережил некоторый период колебаний при выборе дальнейшего жизненного пути, который закончился тем, что Герц, поступив в Берлинский университет, безоговорочно посвятил себя физике. В университете Герц учился и работал под руководством известного немецкого учёного Гельмгольца. В этот период диапазон его научных интересов очень широк: он занимается исследованиями разряда в газах, гидрометрией и гидродинамикой, теорией упругости и др.

В 1884 г. Герц начинает заниматься электромагнитными колебаниями. В его дневнике за этот год сохранились записи: «Думал об электромагнитных лучах», «Думал об электромагнитной теории света». Можно предполагать, что с этого времени Герц начал решительно присоединяться к материалистическим воззрениям Фарадея и Максвелла на электрические явления.

В статье «О соотношениях между основными уравнениями электромагнетизма Максвелла и основными уравнениями, противополагаемыми электромагнетизму», опубликованной в 1884 г., Герц выступает как решительный противник идеалистического принципа «действия на расстоянии».

В 1886 г. Герц приступил к проведению своих знаменитых опытов, блестяще подтвердивших воззрения Фарадея и Максвелла и ставших мощным научным и экспериментальным фундаментом для современной радиоэлектроники.

В 1887 г. в результате экспериментальных исследований Герц показал, что электромагнитное поле, окружающее проводник, имеет характер волн, свойства которых совпадают с предсказанными Максвеллом. В процессе этих исследований Герц создаёт ряд приборов, излучающих электромагнитные колебания, постоянно переходя от замкнутого вибратора к прямолинейному проводу, известному в наше время под названием вибратора Герца.

Для исследования распространения электромагнитных колебаний Герц создаёт также приёмники электромагнитной энергии - замкнутые и открытые резонаторы.

Огромная практическая ценность опытов Герца заключается в том, что он показал, как излучать электромагнитные волны в пространство и как эти волны обнаруживать.

В своих экспериментальных исследованиях Герц стремился показать общность свойств световых и электромагнитных волн. Первые приборы Герца, работавшие на метровых волнах, не дали ему возможности осуществить это стремление. Поэтому он переходит на эксперименты с волнами порядка 60 см, которые и привели его к блестящим результатам, В 1888 г. Герц публикует свою поистине бессмертную работу «О лучах электрической силы», в которой он подвёл итоги своих экспериментов с волнами в 60 см и доказал, что их распространение подчиняется обычным оптическим законам.

Для полного подтверждения теории Максвелла необходимо было экспериментально получить электромагнитные волны, вплотную примыкающие к оптическим лучам (самым длинным инфракрасным лучам). Герцу это не удалось сделать. Эту задачу практически решила советский учёный Глаголева-Аркадьева, создавшая генератор, излучавший электромагнитные волны длиной от 0,18 до 0,3 мм, т. е. лежащие в области длинных инфракрасных волн.

Открытие и экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн, естественно, поставило вопрос об их использовании для практических нужд человечества и исторически, в первую очередь для осуществления электрической связи на расстоянии без проводов. После опубликования знаменитых опытов Герца идеи беспроволочного телеграфирования - прообраза современного радио - носились в воздухе. Характерно, что сам Герц, стремившийся экспериментировать с очень короткими волнами,- и это естественно, так как он стремился экспериментально доказать общность электромагнитных и световых волн,- скептически относился к возможности использования электромагнитных волн для целей телеграфирования без проводов. Так, например, в 1889 г. в известном письме к Губеру Герц писал: «...Если бы Вы были в состоянии построить вогнутые зеркала размером с материк, то Вы могли бы отлично поставить опыты, которые Вы имеете в виду. Но с обычными зеркалами практически сделать ничего нельзя, и Вы не сможете обнаружить ни малейшего действия...» Тем не менее эта задача была решена.

Неоценима заслуга русского учёного Александра Степановича Попова, сумевшего силой своего гения и упорным трудом заставить электромагнитные волны служить человечеству.

Высказывания М. В. Ломоносова, теоретические и экспериментальные работы Фарадея, Максвелла, Герца, великое изобретение А. С. Попова - все это ярчайший пример преемственности работ гениальных исследователей, обусловленной материалистическим взглядом на энергию.

А. С. Попов, работая над созданием беспроволочного телеграфа - радио, пошёл по пути замены зеркал длинным проводом - антенной и использования более длинных волн, чем те, которые исследовал Герц.

Последующее развитие радиотехники характеризовалось освоением длинных, средних и коротких волн. Ультракороткие волны, с которыми Герц осуществлял свои знаменитые эксперименты, долгие годы не выходили за пределы лабораторных стен. Только с изобретением и разработкой мощных источников генерации ультракоротких волн - магнетронов - началось бурное освоение этого диапазона для решения различных практических задач.

При этом в основу действия многих новых радиоэлектронных УКВ устройств положены открытые Герцем оптические свойства электромагнитных волн. К числу их относятся радиолокационные станции, радиорелейные линии связи и др. Очень часто в этих устройствах применяются отдельные элементы, использовавшиеся и Герцем, например параболические антенны.

Герцу принадлежит ещё одно замечательное открытие. Проводя опыты с искровыми разрядниками, Герц обнаружил, что при облучении разрядника ультрафиолетовыми лучами интенсивность искры увеличивается. Им было довольно подробно исследовано это явление, но объяснить, вскрыть сущность его Герц не смог.

В работе «О действии ультрафиолетового света на разряд электричества», опубликованной в 1887 г., Герц писал: «Согласно результатам наших опытов ультрафиолетовый свет обладает способностью увеличивать длину искры от разряда индукционной катушки и сродных разрядов. Условия, при которых он проявляет своё действие на эти разряды, конечно, довольно сложны и поэтому является желательным изучение действия также и при более простых условиях, в особенности без индукционной катушки.

Стараясь достичь успеха в этом отношении, я встретил затруднения. Поэтому в настоящее время я ограничиваюсь тем, что сообщаю установленные мной факты, не создавая никакой теории о том, каким образом возникают наблюдаемые явления» (подчёркнуто мной.- Л. Т.).

Эта задача была решена выдающимся русским учёным А. Г. Столетовым, который вскрыл физический смысл явления, обнаруженного Герцем, сформулировал основные законы внешнего фотоэлектрического эффекта и изобрёл фотоэлемент.

Последние годы своей жизни Герц занимался исследованиями в области механики, изучал условия распространения катодных лучей в тонких металлических слоях.

Смерть рано прервала эту замечательную жизнь. 1 января 1894 г. в возрасте 37 лет Генрих Рудольф Герц скончался.

Спустя пять лет результаты его замечательных работ послужили основой для выдающегося изобретения современности - радио.

Имя Генриха Герца будет сохранено в памяти прогрессивных людей всего мира.

Включая телевизор или радио, заходя в Интернет или набирая номер на мобильном телефоне, мы не задумываемся, кому мы обязаны всеми этими средствами удаленного общения, которые за прошедший век изменили человечество сильнее, чем несколько предшествующих тысячелетий. Не вспоминать о таких «пустяках» свойственно человеческой природе. Хотя фамилию этого человека большинство людей знают прекрасно. Потому, что нам же важно знать, какова тактовая частота процессора у покупаемого компьютера, какой частотный диапазон у сотового телефона и на какой частоте работает любимая радиостанция. И все эти частоты указываются в Герцах.

Сам же Генрих Герц считал свои исследования в области высокочастотных электромагнитных колебаний совершенно лишенными практического смысла:

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.

Один из студентов, в ответ на это, спросил:

Герц пожал плечами, и ответил:

Я предполагаю — ничего.

Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 года в Гамбурге , в обеспеченной и достаточно культурной семье. Отец ученого, адвокат Давид Густав Герц происходил из рода еврейских финансистов и банкиров, вовремя принявших лютеранство. Прадед Генриха по этой линии - Соломон Опенгейм - был основателем и ныне действующего банка Sal. Oppenheim. Мать Герца была дочерью армейского доктора.

В семье было еще три сына, и все они пошли по стопам отца. Юриспруденция всегда была в чести и давала неплохой доход. Конечно, мало кто сомневался, что адвокатурой займется и Генрих, тем более что мальчик и сам был не против того, чтобы стать юристом. Однако после первых же занятий по физике в Гамбургском реальном училище, где он обучался юриспруденции, стремления юноши резко изменились. И он выпросил у родителей дозволения перевестись в гимназию, после окончания которой можно было поступить в университет. Получив в 1875 году аттестат зрелости, Генрих пошел в Высшее техническое училище Дрездена, но вскоре понял, что и карьера инженера его не прельщает. Уже спустя два года он писал родителям: «Раньше я часто говорил себе, что быть посредственным инженером для меня предпочтительнее, чем посредственным ученым. А теперь думаю, что Шиллер был прав, когда сказал: «Кто боится рисковать жизнью, тот не добьется в ней успеха» . И эта излишняя моя осторожность была бы с моей стороны безумием». Дабы не быть безумным, юный Герц легко перешел сразу на второй курс Мюнхенского университета. После которого он поехал в Берлин, где поступил ассистентом в лабораторию знаменитого Германа Гельмгольца.

Великий физик сразу обратил внимание на смышленого юношу и доверил ему довольно сложные исследования в новой для того времени области - электродинамике. Сам он потом писал, что «электродинамика превратилась в то время в бездорожную пустыню. Факты, основанные на наблюдениях и следствиях из весьма сомнительных теорий, — все это было вперемежку соединено между собой». Однако научный руководитель был уверен, «что Герц заинтересуется этим вопросом и успешно его разрешит». Так оно и вышло. 5 февраля 1880 года Генрих Герц с отличием защитил дипломную работу «Об индукции во вращающемся шаре» и получил степень доктора наук.

В 1883 году 26-летний ученый получает должность лектора теоретической физики в Киле, а еще спустя 2 года становится полным профессором в Университете Карлсруэ, где к его услугам - целая оборудованная физическая лаборатория. Теперь Герц мог уже от голой теории перейти к полноценной практике. В лабораторном шкафу он нашел две индукционных катушки, хранившихся там в демонстрационных целях. С ними-то он и начал активно экспериментировать.

Меня поразило, — писал он, — что для получения искр в одной обмотке не было необходимости разряжать большие батареи через другую и, более того, что для этого достаточны небольшие лейденские банки и даже разряды небольшого индукционного аппарата, если только разряд пробивал искровой промежуток.

Не будем углубляться в техническое описание прибора, который соорудил из двух катушек профессор Герц, скажем только, что устройство это, названное «радиопередатчиком Герца», как и другое - «радиоприемник Герца» ... нет, пока еще не открыли эру радиосообщения, но убедительно доказали, что в природе реально существуют предсказанные еще Максвеллом электромагнитные волны. Ведь «радиоприемник» ловил сигнал «радиопередатчика» с расстояния целых 3 метра!

Исследуя эти невидимые волны, Герц обнаружил, что они ведут себя так же, как свет: отражаются, преломляются, поляризуются. Ему удалось посчитать их скорость, и она совпала со скоростью света. А, как говорят англичане, если зверь лает как собака, кусает как собака и выглядит как собака, то этот зверь и есть - собака. То есть, ученому удалось доказать, что свет - это частный случай электромагнитного излучения. О чем он и сообщил в 1888 году в статье «О лучах электрической силы». Дата ее публикации считается теперь датой открытия электромагнитных волн.

Герц сделал еще много важных открытий и изобретений, и не только в электродинамике, но и в механике и даже в метеорологии. В Бонне, где ему предложили возглавить кафедру физики местного университета, наблюдая за искрами в своем аппарате, он совершенно случайно открыл явление внешнего фотоэффекта . Оказалось, что в закрытом темном контуре максимальная длина искры была значительно меньше, чем на свету. Свои наблюдения он подробно изложил в статье «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд». А вот понять, почему это происходит, ученый рассказать уже не успел. Это сделал несколько позже Альберт Эйнштейн и получил за объяснение (а вовсе не за теорию относительности, как думают многие) Нобелевскую премию по физике.

В 1892 году после длительной и тяжелой мигрени врачи диагностировали у Герца серьезную «инфекцию крови». Сегодня, судя по дошедшим до нас данным, можно предположить, что «инфекция» на самом деле была раковой опухолью. Медики пытались спасти ученого, ему сделали несколько операций, но тщетно. 1 января 1894 года уже всемирно известный физик Генрих Рудольф Герц умер. В самом продуктивном возрасте: ему не исполнилось еще и 37 лет . Оставшуюся неоконченной книгу «Принципы механики, изложенные в новой связи» дописал и издал учитель Герца - Герман Гельмгольц.

Жена Герца, Элизабет, замуж больше не вышла. Две дочери, Джоана и Матильда, в браке так же не состояли, так что прямых потомков у Генриха Герца не осталось. Зато с непрямыми ему явно повезло. Племянник ученого Густав Людвиг Герц (1887-1975) по примеру дяди стал известным физиком и даже получил Нобелевскую премию, а его сын Карл (1920-1990) создал медицинский сонограф, из которого произошли аппараты УЗИ.

В 1930 году, дабы увековечить память об ученом, Международная Электротехническая Комиссия постановила ввести новую единицу для измерения «количества циклов в секунду» (проще говоря - частоты) и дать ей имя «Герц» . А если учесть, что все в нашем мире колеблется с той или иной частотой, то можно понять, что Герц у нас теперь везде и всюду.

Родился 22 февраля 1857 г. в семье адвоката, позже ставшего сенатором. Герцу было 14 лет, когда в результате победоносной франко-прусской войны образовалась Германская империя. Раздробленные немецкие государства объединились под эгидой Пруссии и создали милитари стское государство, дважды в истории XX столетия развязавшее мировую войну. Но в эпоху Герца в объединенной Германии интенсивно развивались промышленность, наука и техника. В Берлинском университете создал мировую научную школу, под его руководством был выстроен в 70-х годах XIX в. физический институт. Тогда же Вернер Сименс (1816-1892) интенсивно работал в области электротехники сильных токов. Сименс был организатором крупнейших электротехнических фирм «Сименс и Гальске», «Сименс и Шункерт». Он был вместе с Гельмгольцем одним из инициаторов создания физико-технического института, высшего метрологического учреждения Германии. Друг и родственник Сименса, был первым президентом этого института.

Рис. Г. Р. Герц

В среду этих лидеров немецкой науки и техники вошел и Герц. По окончании в 1875 г. гимназии Герц учился сначала в Дрезденском, а потом в Мюнхенском высшем техническом училище. Но скоро он понял, что его призвание- наука, и перешел в Берлинский университет, где изучал физику под руководством Гельмгольца.

Герц был любимым учеником Гельмгольца, и именно ему поручил проверить экспериментально теоретические выводы Максвелла. Герц начал свои знаменитые опыты, будучи профессором Высшей технической школы в Карлсруэ, и заканчивал их в Бонне, где был профессором экспериментальной физики.

Умер Герц 1 января 1894 г. Его учитель Гельмгольц, написавший некролог на своего ученика, скончался в том же году 8 сентября.

Гельмгольц в своем некрологе вспоминает начало научного пути Герца, когда он предложил ему тему для студенческой работы из области электродинамики, «будучи уверен, что Герц заинтересуется этим вопросом и успешно его разрешит». Таким образом Гельмгольц ввел Герца в ту область, в которой ему впоследствии пришлось сделать фундаментальные открытия и обессмертить себя. Характеризуя состояние электродинамики в время (лето 1879 г.), Гельмгольц писал: «…Область электродинамики превратилась в время в бездорожную пустыню. Факты, основанные на наблюдениях и следствиях из весьма сомнительных теорий, - все это было вперемежку соединено между собой». Заметим, что эта характеристика относилась к 1879 г.- году смерти Максвелла. Герц родился как ученый именно в этот год. Нелестная характеристика электродинамики конца 70-х-начала 80-х годов XIX в. дается и Энгельсом в 1882 г. Энгельс отмечает «вездесущность электричества», проявляющегося при изучении самых различ ных процессов природы, растущее его применение в промышленности и указывает, что, несмотря на это, «оно является именно той формой движения, насчет существа которой царит еще величайшая неясность». «В учении… об электричестве,- продолжает Энгельс,- мы имеем перед собой хаотическую груду старых, ненадежных экспериментов, не получивших ни окончательного подтверждения, ни окончательного опровержения, какое-то неуверенное блуждание во мраке, не связанные друг с другом исследования и опыты многих отдельных ученых, атакующих неизвестную область вразброд, подобно орде кочевых наездников». Хотя Энгельс выражается более резко, чем Гельмгольц, их характеристики в основном совпадают: «бездорожная пустыня», «блуждание во мраке». Но Гельмгольц ни слова не говорит о Максвелле, а Энгельс отмечает «решительный прогресс» эфирных теорий электричества и «один бесспорный успех», имея в виду экспериментальное подтверждение Больцманом закона Максвелла n 2 = ε. «Таким образом,- резюмирует Энгельс,- специально максвелловская эфирная теория была подтверждена экспериментально». Но решающее подтверждение было еще впереди.

Рис . Опыт с вибратором Г ерца

Пока же молодому ученому в работах «Попытка определения верхней границы для кинетической энергии течения электричества (1880г.),докторской диссертации «Об индукции во вращающихся телах» (март 1880 г.).«Об отношении максвелловских электродинамических уравнений к противоположной электродинамике» (1884 г.) приходилось пробираться по «бездорожной пустыне», нащупывая мосты между соперничающими теориями. В работе 1884 г. Герц показывает, что максвелловcкая электродинамика обладает преимуществами по отношению к обычной, но считает не доказанным, что она единственно возможная. В дальнейшем Герц, однако, остановился на компромиссной теории Гельмгольца. Гельмгольц взял у Максвелла и Фарадея признание роли среды в электромагнитных процессах, но в отличие от Максвелла считал, что действие незамкнутых токов должно быть отлично от действия замкнутых токов. Действие замкнутых токов выводится из обеих теорий одинаково, в время как для незамкнутых токов, по Гельмгольцу, должны наблюдаться различные следствия из обеих теорий. «Для каждого, кто знал в то время действительное положение дел,-писал Гельмгольц,-было ясно, что полного понимания теории электромагнитных явлений можно будет достичь только путем точного исследования процессов, связанных с этими мгновенными незамкнутыми токами».

Рис. Опыт Герца

Этот вопрос изучал в лаборатории Гельмгольца Н. Н. Шиллер, посвятивший этому исследованию свою докторскую диссертацию «Диэлектрические свойства концов разомкнутых токов в диэлектриках» (1876 г.). Шиллер не обнаружил различия между замкнутыми и незамкнутыми токами, как это и должно было быть по теории Максвелла. Но, видимо, Гельмгольц не удовлетворился этим и предложил Герцу вновь заняться проверкой теории Максвелла и взяться за решение задачи, поставленной в 1879 г. Берлинской Академией наук: «показать экспериментально наличие какой-нибудь связи между электродинамическими силами и диэлектрической поляризацией диэлектриков». Подсчеты Герца показали, что ожидаемый эффект даже при наиболее благоприятных условиях будет слишком мал, и он «отказался от разработки задачи». Однако с этих пор он не переставал думать о возможных путях ее решения и его внимание «было обострено в отношении всего, что связано с электрическими колебаниями».

Действительно, при низких частотах эффект тока смещения, а именно в этом основное отличие теории Максвелла от теории дальнодействия, ничтожен, и Герц правильно уяснил, что для успеха решения задачи нужны высокочастотные электрические колебания. Что было известно об этих колебаниях?

В 1842 г. американский физик Дж. Генри, повторяя опыты Савара 1826 г., установил, что разряд лейденской банки «не представляется… единичным переносом электрического флюида с одной обкладки банки на другую» и что необходимо допустить «существование главного разряда в одном направлении, а затем несколько отраженных действий назад и вперед, каждое из которых является более слабым, «ли предыдущее, продолжающееся до тех пор, пока не наступит равновесие».

Гельмгольц в мемуаре «О сохранении силы» также констатирует, что разряд батареи лейденских банок следует представлять «не как простое движение электричества в одном направлении, а как движение его туда и обратно между обеими обкладками, как колебания, которые все более и более уменьшаются, пока вся их живая сила не уничтожается суммой сопротивлений».

В. в 1853 г. исследовал разряд проводника заданной емкости через проводник данной формы и сопротивления. Применяя к процессу разряда закон сохранения энергии он вывел уравнение разрядного процесса в следующем виде:

где q - количество электричества на разряжаемом проводнике в данный момент времени t , С - емкость проводника, Ʀ - гальваническое сопротивление разрядника, А - «постоянная, которую можно назвать электродинамической емкостью разрядника» и которую мы сейчас называем коэффициентом самоиндукции или индуктивностью. , анализируя решение этого уравнения при различных корнях характеристического уравнения, находит, что когда величина

имеет действительно значение

то peшение показывает, «что главный проводник теряет свой заряд, заряжается меньшим количеством электричества обратного знака, снова разряжается, опять оказывается заряженным еще меньшим количеством электричества обратного знака, снова разряжается, опять оказывается заряженным еще меньшим количеством электричества первоначального знака, и это явление повторяется бесконечное число раз, пока не установится равновесие». Циклическая частота этих затухающих колебаний

ω = 2π/T = α’

Таким образом, период колебаний можно представить формулой:

При малых значениях сопротивления получаем известную формулу Томсона:

Электромагнитные колебания были экспериментально исследованы В Феддерсе ном (1852-1918), который рассматривал изображение искрового разряда лейденской банки во вращающемся зеркале. Фотографируя эти изображения, Феддерсен установил, что «в электрической искре имеют место попеременно противоположные токи» и что время одного колебания «увеличивается в той мере, как возрастает корень квадратный из электризуемой поверхности», т. е. период колебаний пропорционален корню квадратному из емкости, как это и следует из формулы Томсона. Недаром , переиздавая в 1882 г. свою работу «О преходящих электрических токах», рассмотренную выше, снабдил ее примечанием, датированным 11 августа 1882 г.: «Теория колебательного электрического разряда, рассмотренная в этой статье 1853 года, приобрела вскоре интересную иллюстрацию в прекрасном фотографическом исследовании электрической искры, выполненном Феддерсеном». Далее указывает, что его теория «была подвергнута очень важному и замечательно выполненному экспериментальному исследованию в лаборатории Гельмгольца в Берлине», ссылаясь на работу Н. Н. Шиллера 1874 г, «Некоторые экспериментальные исследования электрических колебаний». отмечает, что среди других «замечательных результатов» этого исследования «были определены из измерений периодов наблюдаемых колебаний индуктивные емкости (т. е. диэлектрические проницаемости) некоторых твердых изолирующих веществ».

Таким образом, к началу исследований Герца электрические колебания были изучены и теоретически и экспериментально. Герц с его обостренным вниманием к этому вопросу, работая в высшей технической школе в Карлсруэ, нашел в физическом кабинете пару индукционных катушек, предназначавшихся для лекционных демонстраций. «Меня поразило,- писал он,- что для получения искр в одной обмотке не было необходимости разряжать большие батареи через другую и более того, что для этого достаточны небольшие лейденские банки и даже разряды небольшого индукционного аппарата, если только разряд пробивал искровой промежуток». Экспериментируя с этими катушками, Герц пришел к идее своего первого опыта.

Экспериментальную установку и самые опыты Герц описал в опубликованной в 1887 г. статье «О весьма быстрых электрических колебаниях». Герц описывает здесь способ генерации колебаний, «приблизительно в сто раз быстрее наблюденных Феддерсеном». «Период этих колебаний,- пишет Герц,- определяе мый, конечно, лишь при помощи теории, измеряется стомиллионными долями секунды. Следовательно, в отношении продолжительности они занимают среднее место между звуковыми колебаниями весомых тел и световыми колебаниями эфира». Однако ни о каких электромагнитных волнах длиной порядка 3 м Герц в этой работе не говорит. Все, что он сделал, это сконструировал генератор и приемник электрических колебаний, изучая индукционное действие-колебательного контура генератора на колебательный контур приемника при максимальное расстоянии между ними 3 м.

Колебательный контур в окончательном опыте представлял собой проводники С и С’ , находящиеся на расстоянии 3 м друг от друга, соединенные медной проволокой, в середине которой находился разрядник индукционной катушки. Приемник представлял собой прямоугольный контур со сторонами 80 см и 120 см, с искровым промежутком в одной из коротких сторон. Индукционное действие генератора на приемник обнаруживалось слабой искоркой в этом промежутке.

Затем Герц сделал приемный контур в виде двух шаров диаметром 10 см, соединенных медной проволокой, в середине которой был искровой промежуток. Описывая результаты опыта, Герц заключал: «Я думаю, что здесь впервые было показано на опыте взаимодействие прямолинейных разомкнутых контуров, имеющее такое большое значение для теории». В самом деле, как мы знаем, именно разомкнутые цепи позволили сделать выбор между конкурирующими теориями. Однако Герц ни в этой первой работе, ни в трех последующих. о максвелловских электромагнитных волнах не говорит, он их еще не видит. Он говорит пока о «взаимодействии» проводников и рассчитывает это взаимодействие по теории дальнодействия. Проводники, с которыми здесь работает Герц, вошли в науку под названием «вибра тор» и «резонатор» Герца. Резонатором проводник называется потому, что наиболее сильно возбуждается колебаниями, резонирующими с его собственными колебаниями.

В следующей работе «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд», поступившей в «Протоколы Берлинской Академии наук» 9 июня 1887 г., Герц описывает важное явление, открытое им и получившее впоследствии название фотоэлектрического эффекта. Это замечательное открытие было сделано благодаря несовершенству герцевского метода детектирования колебаний: искры, возбуждаемые в приемнике, были настолько слабы, что Герц решил для облегчения наблюдения поместить приемник в темный футляр. Однако оказалось, что максимальная длина искры при этом значительно меньше, чем в открытом контуре. Удаляя последовательно стенки футляра, Герц заметил, что мешающее действие оказывает стенка, обращенная к искре генератора. Исследуя тщательно это явление, Герц установил причину, облегчающую искровой разряд приемника,- ультрафиолетовое свечение искры генератора. Таким образом, чисто случайно, как пишет сам Герц, был открыт важный факт, не имевший прямого отношения к цели исследования. Этот факт сразу же привлек внимание ряда исследователей, в том числе профессора Московского университета А. Г. Столетова, особенно тщательно исследовавшего новый эффект, названный им «актиноэлектрическим».

Альберт Абрахам Майкельсон Родился 19 декабря 1852 г. в польском городе Стрельно, принадлежащем тогда Германии. Ему не было двух лет, когда его...

Открытие Рентгена Конец XIX в. ознаменовался повышенным интересом к явлениям прохождения электричества через газы. Еще Фарадей серьезно занимался этими явлениями,...

Генрих Рудольф Герц относится к числу немецких ученых XIX века.

Он прославился благодаря своим экспериментально подтвержденным работам об электромагнитных волнах. Его считают одним из основателей электродинамики.

Ранние годы

Родился будущий ученый 22.02.1857 в зажиточной семье юриста в Гамбурге. Позже его отец стал сенатором, а его матерью была дочь армейского врача.

У мальчика было трое братьев и сестра. Он с детства был обладателем феноменальной памятью, это позволило ему без лишнего труда изучать языки. В школе он проявлял невероятный интерес к наукам.

Кроме школьных занятий он ходил в ремесленные кружки, такие как: столярные и слесарные. Он достиг высоких результатов в обоих сферах своих увлечений. В эти года он начинает конструировать свои первые изобретения.

В Дрездене, а затем в Мюнхене, Генрих поступает в политехникум для получения образования инженера. Но на этом он не останавливается, окончив данное учебное заведение он решает пойти дальше. Написав родителям письмо, в котором говорилось о его решении стать ученым.

Они поддержали сына, и вскоре он покидает город и переезжает в Берлин для дальнейшего обучения.

Научные работы Герца

Всю свою не долгую, но интересную жизнь Генрих посвятил науке. Интерес он проявлял к:

• метеорологии;
• механике контактного взаимодействия;
• электромагнитным волнам.

Он также открыл внешний фотоэффект. Особого вклада в метеорологию Герц не сделал, но он владел глубоким интересом к данной теме. Он увлекся ею в результате общения со своим профессором из политехникума в Мюнхене. Написал некое количество статей, когда был ассистентом.

В течение двух лет, с 1881 по 1882 года, Герц размещает две статья по тематике, вскоре которую назовут "механика контактного взаимодействия". Они оказались очень полезными и принесли первые лучи славы ученому. Первый заметил недоработки в статьях Жозеф Буссинеск, тем самым доказав их важность. В них рассказывалось о поведении двух соприкасаемых асимметричных объектах под прессом.

В период с 1885 до 1889 года Генрих проводит эксперименты, принесшие ему славу. Он доказал существования электромагнитных волн. Он исследовал: скорость их распространения, отражение и преломление.

Награды

Генрих Рудольф Герц был награжден медалью Меттеучи Итальянским обществом наук в 1889 году. Парижская академия наук и Венская императорская академия поблагодарили его за труды премиями Лаказа и Баумгартнера. Позже ему вручили медаль Румфорда, в Королевской академии в 1891 году в Турине наградила Герца премией Бресса.

Также он был удостоен Прусским орденом Короны и японским орденом Священного сокровища.

Смерть ученого

Великий ученый прожил достойную похвал, но короткую жизнь. После нескольких операций проведенных в попытках излечить больного, Герц умер от гранулематоза Вегенера. За 36 лет жизни он сделал много полезных открытий, которые помогают современному человеку. Его похоронили в Гамбурге.

Наследие

18 декабря 1897 года одними из первых переданных по радио словами были:" Генрих Герц". Международная электротехническая комиссия приняла решение, называть единицу измерения количества циклов в секунду - Герц (Гц),занесена в систему Си. Также есть медаль в честь ученого. В честь Герца назван кратер, находящийся на востоке с обратной стороны луны.