Heinrich Hertz, Wissenschaftler, der das Vorhandensein elektromagnetischer Wellen nachwies

Physikstudenten auf der ganzen Welt sind mit der Arbeit von Heinrich Hertz vertraut, dem deutschen Physiker, der nachgewiesen hat, dass elektromagnetische Wellen definitiv existieren. Seine Arbeit in der Elektrodynamik ebnete den Weg für viele moderne Anwendungen von Licht (auch als elektromagnetische Wellen bekannt). Die von Physikern verwendete Frequenzeinheit heißt zu seinen Ehren Hertz.

Schnelle Fakten Heinrich Hertz

• Vollständiger Name: Heinrich Rudolf Hertz
• Bekannt für: Beweis der Existenz elektromagnetischer Wellen, des Hertzschen Prinzips der geringsten Krümmung und des photoelektrischen Effekts.
• Geboren: 22. Februar 1857 in Hamburg, Deutschland
• Ist gestorben: 1. Januar 1894 in Bonn im Alter von 36 Jahren
• Eltern: Gustav Ferdinand Hertz und Anna Elisabeth Pfefferkorn
• Ehepartner: Elisabeth Doll, verheiratet 1886
• Kinder: Johanna und Mathilde
• Bildung: Physik und Maschinenbau, war Professor für Physik an verschiedenen Instituten.
• Wesentliche Beiträge: Bewies, dass sich elektromagnetische Wellen über verschiedene Entfernungen durch die Luft ausbreiten, und fasste zusammen, wie sich Objekte aus verschiedenen Materialien beim Kontakt gegenseitig beeinflussen.

Frühes Leben und Ausbildung

Heinrich Hertz wurde 1857 in Hamburg geboren. Seine Eltern waren Gustav Ferdinand Hertz (Rechtsanwalt) und Anna Elisabeth Pfefferkorn. Obwohl sein Vater jüdisch geboren wurde, konvertierte er zum Christentum und die Kinder wurden als Christen erzogen. Dies hinderte die Nationalsozialisten nicht daran, Hertz nach seinem Tod zu entehren, weil das Judentum "beschmutzt" war, aber sein Ruf wurde nach dem Zweiten Weltkrieg wiederhergestellt.

Der junge Hertz wurde an der Gelehrtenschule des Johanneums in Hamburg ausgebildet, wo er ein tiefes Interesse an wissenschaftlichen Fächern zeigte. Anschließend studierte er in Frankfurt Ingenieurwissenschaften bei Wissenschaftlern wie Gustav Kirchhoff und Hermann Helmholtz. Kirchhoff spezialisierte sich auf Studien zu Strahlung, Spektroskopie und Theorie elektrischer Schaltkreise. Helmholtz war ein Physiker, der Theorien über das Sehen, die Wahrnehmung von Schall und Licht sowie die Bereiche Elektrodynamik und Thermodynamik entwickelte. Es ist also kein Wunder, dass sich der junge Hertz für einige der gleichen Theorien interessierte und schließlich sein Lebenswerk auf den Gebieten der Kontaktmechanik und des Elektromagnetismus verrichtete.

Lebenswerk und Entdeckungen

Nach einem Ph.D. 1880 übernahm Hertz eine Reihe von Professuren, in denen er Physik und theoretische Mechanik lehrte. Er heiratete 1886 Elisabeth Doll und sie hatten zwei Töchter.

In seiner Doktorarbeit beschäftigte sich Hertz mit den Theorien des Elektromagnetismus von James Clerk Maxwell. Maxwell arbeitete bis zu seinem Tod 1879 in der mathematischen Physik und formulierte die heutigen Maxwellschen Gleichungen. Sie beschreiben durch Mathematik die Funktionen von Elektrizität und Magnetismus. Er sagte auch die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus.

Hertz konzentrierte sich bei seiner Arbeit auf diesen Beweis, der mehrere Jahre in Anspruch nahm. Er konstruierte eine einfache Dipolantenne mit einer Funkenstrecke zwischen den Elementen und schaffte es, damit Radiowellen zu erzeugen. Zwischen 1879 und 1889 führte er eine Reihe von Experimenten durch, bei denen mithilfe elektrischer und magnetischer Felder Wellen erzeugt wurden, die gemessen werden konnten. Er stellte fest, dass die Geschwindigkeit der Wellen mit der Lichtgeschwindigkeit übereinstimmt, und untersuchte die Eigenschaften der von ihm erzeugten Felder, wobei er deren Größe, Polarisation und Reflexion maß. Letztendlich zeigte seine Arbeit, dass Licht und andere von ihm gemessene Wellen eine Form elektromagnetischer Strahlung sind, die durch Maxwells Gleichungen definiert werden kann. Er hat durch seine Arbeit bewiesen, dass sich elektromagnetische Wellen durch die Luft bewegen können und können. 

Darüber hinaus konzentrierte sich Hertz auf ein Konzept namens photoelektrischer Effekt, das auftritt, wenn ein Gegenstand mit elektrischer Ladung diese Ladung sehr schnell verliert, wenn er Licht, in seinem Fall ultravioletter Strahlung, ausgesetzt wird. Er beobachtete und beschrieb den Effekt, erklärte jedoch nie, warum er auftrat. Das blieb Albert Einstein überlassen, der seine eigene Arbeit über den Effekt veröffentlichte. Er schlug vor, dass Licht (elektromagnetische Strahlung) aus Energie besteht, die von elektromagnetischen Wellen in kleinen Paketen namens Quanten getragen wird. Hertz-Studien und Einsteins spätere Arbeiten bildeten schließlich die Grundlage für einen wichtigen Zweig der Physik, die Quantenmechanik. Hertz und sein Schüler Phillip Lenard arbeiteten auch mit Kathodenstrahlen, die in Vakuumröhren durch Elektroden erzeugt werden. 

Heinrich Hertz 'Porträt und Zeichnungen von elektrischen Feldern, die er studierte, erschienen 1994 auf einer deutschen Briefmarke. Deutsche Bundespost.

Was Hertz verpasst hat

Interessanterweise hielt Heinrich Hertz seine Experimente mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Radiowellen, nicht für sinnvoll. Seine Aufmerksamkeit richtete sich ausschließlich auf theoretische Experimente. So bewies er, dass sich elektromagnetische Wellen durch die Luft (und den Raum) ausbreiten. Seine Arbeit veranlasste andere, noch weiter mit anderen Aspekten der Funkwellen und der elektromagnetischen Ausbreitung zu experimentieren. Schließlich stießen sie auf das Konzept der Verwendung von Funkwellen zum Senden von Signalen und Nachrichten, und andere Erfinder verwendeten sie, um Telegramme, Rundfunk und schließlich Fernsehen zu erstellen. Ohne die Arbeit von Hertz wäre die heutige Nutzung von Radio, Fernsehen, Satellitensendungen und Mobilfunktechnologie jedoch nicht möglich. Weder die Wissenschaft der Radioastronomie, die sich stark auf seine Arbeit stützt. 

Andere wissenschaftliche Interessen

Hertz 'wissenschaftliche Leistungen beschränkten sich nicht nur auf den Elektromagnetismus. Er beschäftigte sich auch intensiv mit dem Thema Kontaktmechanik, also der Untersuchung von Festkörperobjekten, die sich berühren. Die großen Fragen in diesem Forschungsbereich haben mit den Spannungen zu tun, die die Objekte aufeinander ausüben, und mit der Rolle, die Reibung bei Wechselwirkungen zwischen ihren Oberflächen spielt. Dies ist ein wichtiges Studienfach im Maschinenbau. Die Kontaktmechanik beeinflusst das Design und die Konstruktion solcher Objekte wie Verbrennungsmotoren, Dichtungen, Metallarbeiten und auch Objekte, die elektrischen Kontakt miteinander haben. 

Hertz begann seine Arbeit in der Kontaktmechanik im Jahr 1882, als er einen Artikel mit dem Titel "Über den Kontakt elastischer Feststoffe" veröffentlichte, in dem er sich mit den Eigenschaften gestapelter Linsen befasste. Er wollte verstehen, wie sich ihre optischen Eigenschaften auswirken würden. Das Konzept der "Hertzschen Beanspruchung" ist nach ihm benannt und beschreibt die punktuellen Beanspruchungen, denen Objekte ausgesetzt sind, wenn sie sich berühren, insbesondere bei gekrümmten Objekten. 

Späteres Leben

Heinrich Hertz forschte und lehrte bis zu seinem Tod am 1. Januar 1894. Sein Gesundheitszustand begann sich einige Jahre vor seinem Tod zu verschlechtern, und es gab Hinweise darauf, dass er Krebs hatte. Seine letzten Jahre wurden mit Lehre, weiterer Forschung und mehreren Operationen für seinen Zustand aufgenommen. Seine letzte Veröffentlichung, ein Buch mit dem Titel "Die Prinzipien der Mechanik", wurde einige Wochen vor seinem Tod an den Drucker geschickt. 

Ehrungen

Hertz wurde nicht nur durch die Verwendung seines Namens für die Grundperiode einer Wellenlänge geehrt, sondern sein Name erscheint auf einer Gedenkmedaille und einem Krater auf dem Mond. 1928 wurde ein Institut mit dem Namen Heinrich-Hertz-Institut für Oszillationsforschung gegründet, das heute als Fraunhofer-Institut für Telekommunikation, Heinrich-Hertz-Institut, HHI, bekannt ist. Die wissenschaftliche Tradition wurde mit verschiedenen Mitgliedern seiner Familie fortgesetzt, darunter auch mit seiner Tochter Mathilde, die zu einem berühmten Biologen wurde. Ein Neffe, Gustav Ludwig Hertz, gewann einen Nobelpreis, und andere Familienmitglieder leisteten bedeutende wissenschaftliche Beiträge in Medizin und Physik. 

Literaturverzeichnis

• „Heinrich Hertz und elektromagnetische Strahlung“. AAAS - Die weltweit größte allgemeine wissenschaftliche Gesellschaft, www.aaas.org/heinrich-hertz-und-elektromagnetische-strahlung. www.aaas.org/heinrich-hertz-und-elektromagnetische-strahlung.
• Primer für die Mikroskopie mit molekularen Ausdrücken: Spezialisierte Mikroskopietechniken - Digitale Fluoreszenz-Bildergalerie - Normale afrikanische Nierenepithelzellen von grünen Affen (Vero), micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/hertz.html.
• http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich.html "Heinrich Rudolf Hertz." Cardan Biography, www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Hertz_Heinrich. html.