هاینریش رودولف هرتز (هرتز؛ آلمانی: [hɛʁts]؛ 22 فوریه 1857 - 1 ژانویه 1894) یک فیزیکدان آلمانی بود که به دلیل اثبات قطعی وجود امواج الکترومغناطیسی، همانطور که توسط ماکسلرکوئل نت الکترومغناطیسی جیمز تئوریزه شده است، مشهور بود.
هاینریش رودولف هرتز ( hurts؛ آلمانی: [hɛʁts] ؛ 22 فوریه 1857 – اولین آلمانی فیزیکدان به طور قطعی وجود امواج الکترومغناطیسی پیشنهاد شده توسط معادلات الکترومغناطیس جیمز کلرک ماکسول را اثبات کرد.
بیوگرافی
هاینریش رودولف هرتز در 22 فوریه 1857 در هامبورگ به دنیا آمد، پسر گوستاو فردیناند هرتز، وکیل و سیاستمدار، و آنا الیزابت فافرکورن.
در طول تحصیل خود در Gelehrtenschule des Johanneums در هر دو زبان عربی، از جمله علوم عربی، از جمله پروفسورهای علمی در هامبورگ، هرت. تحصیلات عالی او در رشته های علوم و مهندسی در درسدن، مونیخ و برلین انجام شد و در آنجا توسط شخصیت های برجسته ای مانند گوستاو کیرشهوف و هرمان فون هلمهولتز راهنمایی شد. هرتز دکترای خود را دریافت کرد. از دانشگاه برلین در سال 1880، و متعاقباً به عنوان دستیار هلمهولتز سه سال تحقیقات فوق دکترا را انجام داد. در سال 1883، او یک دوره سخنرانی در فیزیک نظری را در دانشگاه کیل پذیرفت و به دنبال آن در سال 1885 به عنوان استاد تمام در دانشگاه کارلسروهه منصوب شد.
در سال 1886، هرتز با الیزابت دال، دختر مکس دال، مدرس هندسه در دانشگاه کارلسروهه ازدواج کرد. این زوج دو دختر داشتند: یوهانا، متولد 20 اکتبر 1887، و ماتیلد، متولد 14 ژانویه 1891، که بعدها خود را به عنوان یک زیست شناس متمایز کرد. در این دوره بود که هرتز تحقیقات اساسی خود را در مورد امواج الکترومغناطیسی انجام داد.
در 3 آوریل 1889، هرتز نقش استاد فیزیک و مدیر مؤسسه فیزیک در دانشگاه بن را بر عهده گرفت، سمتی که تا زمان مرگش حفظ کرد. در طول تصدی خود، او بر مکانیک نظری تمرکز کرد، و آثارش پس از مرگش در سال 1894 به عنوان کتاب Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt (اصول مکانیک ارائه شده به شکل جدید) منتشر شد.
کار علمی
امواج الکترومغناطیسی
در سال 1864، جیمز کلرک ماکسول، فیزیکدان ریاضی اسکاتلندی، نظریه جامعی از الکترومغناطیس ارائه کرد که متعاقباً به عنوان معادلات ماکسول شناخته شد. این نظریه فرض میکند که میدانهای الکتریکی و مغناطیسی به هم پیوسته میتوانند بهعنوان «امواج الکترومغناطیسی» در فضا منتشر شوند. ماکسول در ادامه این فرضیه را مطرح کرد که نور شامل امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه است. با این حال، تأیید تجربی این، یا تولید و تشخیص امواج الکترومغناطیسی در طول موجهای دیگر، مبهم باقی ماند.
در سال 1879، در طول فعالیتهای آکادمیک هرتز، هلمهولتز پیشنهاد کرد که پایاننامه دکتری هرتز بر تأیید تجربی نظریه ماکسول تمرکز کند. همزمان، هلمهولتز "جایزه برلین" را در آکادمی علوم پروس برای هر کسی که بتواند به طور تجربی یک اثر الکترومغناطیسی را در قطبش و دپلاریزاسیون عایق ها نشان دهد، ایجاد کرده بود، پدیده ای که توسط چارچوب ماکسول پیش بینی شده بود. هلمهولتز هرتز را محتمل ترین دریافت کننده این جایزه می دانست. با این حال، هرتز در ابتدا چالش آزمایشی را به دلیل دشواری درک شده در ساخت دستگاه لازم، بسیار بزرگ تلقی کرد و به جای آن، روی القای الکترومغناطیسی تحقیق کرد. با این وجود، هرتز در طول تصدی خود در کیل، تحلیلی از معادلات ماکسول انجام داد و اعتبار برتر آنها را در مقایسه با تئوریهای غالب «اقدام از راه دور» تأیید کرد.
در پاییز 1886، پس از انتصاب خود به عنوان استاد در کارلسروهه، هرتز در حال انجام آزمایشهایی با مارپیچهای ریس بود که مشاهده کرد که تخلیه یک شیشه لیدن در یک سیم پیچ باعث ایجاد جرقه در سیم پیچ دیگر میشود. این مشاهدات او را با چارچوبی مفهومی برای ساختن یک دستگاه فراهم کرد و بدین وسیله او را قادر ساخت تا به چالش «جایزه برلین» 1879 در مورد اعتبار تجربی نظریه ماکسول بپردازد (علیرغم اینکه جایزه در سال 1882 از بین رفته بود). برای رادیاتور، او از یک آنتن دوقطبی متشکل از دو سیم یک متری خطی استفاده کرد که توسط شکاف جرقه ای در انتهای داخلی آنها جدا شده و کره های روی به انتهای بیرونی چسبانده شده بودند تا ظرفیت خازنی ایجاد کنند. این آنتن توسط پالس های ولتاژ بالا 30 کیلو ولت تولید شده توسط یک سیم پیچ Ruhmkorff انرژی می گیرد. او این امواج را با استفاده از یک آنتن تک حلقه ای تشدید کننده مجهز به شکاف جرقه میکرومتری بین پایانه های آن تشخیص داد. این آزمایش محوری با موفقیت تولید و دریافت کرد که اکنون به عنوان امواج رادیویی با فرکانس بسیار بالا شناخته می شود.
هرتز یک سری آزمایش را بین سالهای 1886 و 1889 انجام داد که تأیید کرد که پدیده های مشاهده شده به امواج الکترومغناطیسی نظری ماکسول نسبت داده می شود. هرتز در نوامبر 1887 با انتشار خود "درباره اثرات الکترومغناطیسی تولید شده توسط اختلالات الکتریکی در عایق ها" مقالات متعددی را به هلمهولتز در آکادمی برلین ارسال کرد. این ارسالها شامل 1888 مقاله بود که امواج الکترومغناطیسی عرضی را نشان میداد که در فضای آزاد با سرعتی محدود در فاصلهای مشخص منتشر میشدند. در مجموعه آزمایشی هرتز، میدان های الکتریکی و مغناطیسی از سیم ها به صورت امواج عرضی سرچشمه می گیرند. برای تولید امواج ایستاده، هرتز به طور استراتژیک یک نوسانگر را در فاصله تقریباً 12 متری یک صفحه بازتابنده روی قرار داد. طول هر موج تقریباً 4 متر بود. او با استفاده از یک آشکارساز حلقه، تغییرات در بزرگی و اجزای جهت موج را ثبت کرد. هرتز با موفقیت امواج ماکسول را اندازه گیری کرد و دریافت که سرعت آنها با سرعت نور مطابقت دارد. علاوه بر این، هرتز شدت میدان الکتریکی، پلاریزاسیون و خواص بازتابی این امواج را اندازهگیری کرد. این تحقیقات به طور قطعی نشان داد که نور و این امواج هر دو اشکال تابش الکترومغناطیسی را تشکیل می دهند که به معادلات ماکسول پایبند هستند.
هرتز مفاهیم عملی آزمایشات امواج رادیویی خود را به طور کامل درک نکرد، به این نکته اشاره کرد که:
این هیچ فایدهای ندارد... این صرفاً آزمایشی است که نظریههای استاد ماکسول را تأیید میکند - ما به سادگی این امواج الکترومغناطیسی مرموز را داریم که با چشم غیر مسلح غیرقابل تشخیص و در عین حال غیرقابل انکار هستند.
هرتز وقتی در مورد کاربردهای بالقوه اکتشافاتش سؤال شد، پاسخ داد:
فکر می کنم هیچی.
نمایش قطعی هرتز از امواج الکترومغناطیسی موجود در هوا، گسترش سریع آزمایش با این شکل جدید تابش را کاتالیز کرد. این نامگذاری که در ابتدا «امواج هرتزی» نامیده می شد، تقریباً تا سال 1910 ادامه داشت، زمانی که «امواج رادیویی» به اصطلاح استاندارد تبدیل شد. در عرض شش سال، گوگلیلمو مارکونی توسعه یک سیستم تلگراف بی سیم مبتنی بر امواج رادیویی را آغاز کرد، که متعاقباً پذیرش گسترده ارتباطات رادیویی را تسهیل کرد.
پرتوهای کاتدی
در سال 1883، هرتز تلاش کرد تا خنثی بودن الکتریکی پرتوهای کاتدی را نشان دهد و آنچه را که او به عنوان عدم قطعیت انحراف در یک میدان الکترواستاتیک تعبیر کرد، مشاهده کرد. با این وجود، همانطور که J. J. Thomson در سال 1897 توضیح داد، هرتز الکترودهای انحرافی را در یک ناحیه بسیار رسانا از لوله قرار داده بود که یک اثر غربالگری قابل توجهی در نزدیکی سطح آنها ایجاد کرد.
هرتز نه سال پس از کار اولیه خود، آزمایش های بیشتری را آغاز کرد و نشان داد که پرتوهای کاتدی توانایی نفوذ به ورقه های فلزی بسیار نازک مانند آلومینیوم را دارند. فیلیپ لنارد، شاگرد هاینریش هرتز، این تحقیق را در مورد "اثر پرتو" گسترش داد. لنارد یک لوله کاتدی اصلاح شده را مهندسی کرد و نفوذ مواد مختلف توسط اشعه ایکس را بررسی کرد. با این حال، لنارد از تولید اشعه ایکس غافل ماند. هرمان فون هلمهولتز معادلات ریاضی مربوط به پرتوهای ایکس را توسعه داد و یک نظریه پراکندگی را قبل از کشف و اعلام عمومی رونتگن فرض کرد. این نظریه بر اساس نظریه الکترومغناطیسی نور (Wiedmann's Annalen، جلد XLVIII) پایه گذاری شد. با این وجود، هلمهولتز آزمایشی با اشعه ایکس واقعی انجام نداد.اثر فوتوالکتریک
هرتز به ایجاد اثر فوتوالکتریک کمک کرد، پدیدهای که متعاقباً توسط آلبرت انیشتین روشن شد، با مشاهده اینکه اجسام باردار هنگام قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش (UV) سریعتر تخلیه میشوند. در سال 1887، مشاهدات او در مورد اثر فوتوالکتریک و تولید و دریافت امواج الکترومغناطیسی (EM) در مجله Annalen der Physik ثبت شد. دستگاه دریافت کننده او شامل یک سیم پیچ مجهز به شکاف جرقه ای بود که برای تولید یک جرقه قابل مشاهده با تشخیص امواج EM طراحی شده بود. برای افزایش دید جرقه، هرتز تنظیمات را در یک جعبه تاریک قرار داد. او خاطرنشان کرد که حداکثر طول جرقه زمانی که دستگاه درون جعبه قرار میگیرد کاهش مییابد. یک صفحه شیشه ای که بین منبع موج EM و گیرنده قرار گرفته است، تابش UV را جذب می کند، که در غیر این صورت انتقال الکترون را در سراسر شکاف تسهیل می کند. با حذف این پانل، طول جرقه افزایش یافت. برعکس، زمانی که کوارتز جایگزین شیشه شد، به دلیل شفافیت کوارتز در برابر اشعه UV، هیچ کاهشی در طول جرقه مشاهده نشد. هرتز تحقیقات چند ماهه خود را به پایان رساند و یافته های خود را منتشر کرد. با این حال، او نه تحقیقات بیشتری را در مورد این اثر دنبال کرد و نه تلاش کرد توضیحی برای پدیده مشاهده شده ارائه دهد.
مکانیک تماس
در سالهای 1881 و 1882، هرتز دو مقاله مهم در مورد آنچه که متعاقباً به عنوان مکانیک تماس شناخته شد، منتشر کرد و پایهای حیاتی برای پیشرفتهای نظری بعدی در این زمینه ایجاد کرد. جوزف والنتین بوسینسک مشاهدات بسیار مهمی را در مورد کار هرتز ارائه کرد و بدین وسیله اهمیت این تحقیق را در مکانیک تماس تثبیت کرد. کار هرتز اساساً رفتار دو جسم متقارن محوری را تحت بار هنگامی که در تماس قرار میگیرند، روشن کرد، و نتایجی بر اساس نظریه الاستیسیته کلاسیک و مکانیک پیوسته بدست آورد. محدودیت قابل توجه نظریه او حذف هر گونه نیروی چسبنده بین دو جامد بود، عاملی که به طور فزاینده ای مهم می شود زیرا مواد تشکیل دهنده خاصیت ارتجاعی بالایی از خود نشان می دهند. با این حال، با توجه به عدم وجود روش های تجربی برای تشخیص آن، غفلت از چسبندگی در آن زمان قابل درک بود.
هرتز برای فرمولبندی نظریه خود از مشاهدات حلقههای نیوتن بیضوی استفاده کرد که با قرار دادن یک کره شیشهای بر روی یک عدسی، بهعنوان مبنایی برای فرض توزیع فشار بیضوی اعمال شده توسط کره، به وجود آمدند. او متعاقباً از پدیده حلقه های نیوتن برای تأیید تجربی نظریه خود با محاسبه جابجایی کره به عدسی استفاده کرد. در سال 1971، کنت ال. جانسون، کی. کندال، و ای. نظریه اصلی هرتز را می توان از فرمول بندی آنها با فرض صفر بودن چسبندگی بین مواد استخراج کرد. به طور مشابه، در سال 1975، B. V. Derjaguin، V. M. Muller و Y. P. Toporov یک نظریه جایگزین را منتشر کردند که در جامعه تحقیقاتی به عنوان نظریه DMT شناخته می شود، که فرمول های هرتز را نیز با فرض چسبندگی صفر، البته با استفاده از مفروضات اساسی متفاوت، بازیابی می کند. نظریه DMT در ابتدا نابهنگام بود، قبل از اینکه به عنوان نظریه تماس مادی معتبر دیگری در کنار نظریه JKR پذیرفته شود، نیاز به تجدید نظرهای متعددی داشت. هر دو تئوری DMT و JKR اصول اساسی مکانیک تماس را تشکیل میدهند، که به عنوان پایهای برای همه مدلهای تماس انتقالی عمل میکنند و در پیشبینی پارامتر مواد برای نانو دندانه و میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده میشوند. این مدلها در حوزه قبیلهشناسی مرکزی هستند و دانکن داوسون را به نام هرتز در میان 23 «مرد تریبولوژی» سوق داد. علیرغم کارهای تاریخی خود در مورد الکترومغناطیس، که خود هرتز آن را کم اهمیت تلقی می کرد، تحقیقات او در مورد مکانیک تماس در پیشرفت عصر فناوری نانو موثر بوده است.هرتز همچنین "مخروط هرتزی" را شناسایی کرد، یک حالت خاص از شکست مشاهده شده در جامدات شکننده، که توسط امواج تنش ایجاد می شود.
هواشناسی
هرتز در طول زندگی خود علاقه عمیقی به هواشناسی داشت که احتمالاً ناشی از تعامل او با ویلهلم فون بزولد بود که در تابستان 1878 در طی یک دوره آزمایشگاهی در پلی تکنیک مونیخ به عنوان استاد او خدمت کرد. در حالی که به هلمهولتز در برلین کمک می کرد، هرتز چندین مقاله کوچک در زمینه تحقیق در زمینه توسعه مایع، engropass، ارائه کرد. و یک روش گرافیکی برای تعیین خواص هوای مرطوب تحت تغییرات آدیاباتیک.
فلسفه علم
هرتز در مقدمه رساله 1894 خود، اصول مکانیک، به بررسی انتقادی "تصاویر" یا چارچوب های مفهومی مختلف بکار رفته برای نمایش فیزیک در دوران خود پرداخت. اینها شامل چارچوب مکانیک نیوتنی (مرکز بر جرم و نیرو)، چارچوب دوم (بر اساس بقای انرژی و اصل همیلتون) و چارچوب پیشنهادی خودش (به طور منحصر به فرد بر اساس فضا، زمان، جرم و اصل هرتز) بود. وی این چارچوب ها را بر اساس «مجاز بودن»، «صحت» و «مناسب بودن» آنها ارزیابی کرد. هدف هرتز حذف «فرضهای توخالی» بود و مفهوم نیوتنی نیرو، بهویژه مفهوم کنش از راه دور را به چالش کشید. فیلسوف لودویگ ویتگنشتاین، عمیقاً تحت تأثیر آثار هرتز، این نظریه تصویر را به یک نظریه تصویری جامع از زبان در Tractatus Logico-Philosophicus در سال 1921 گسترش داد، که متعاقباً بر پوزیتیویسم منطقی تأثیر گذاشت. کتاب ها.مرگ
در سال 1892، هرتز به دنبال میگرن شدید، تشخیص عفونت را دریافت کرد که نیاز به مداخله جراحی داشت. او متعاقباً به عوارض ناشی از این عملها تسلیم شد که هدف آن کاهش وضعیت او بود. بیوگرافی آلبرشت فولسینگ در سال 1997، با تکیه بر دفترچه خاطرات و مکاتبات گسترده خانواده هرتز، نشان می دهد که بیماری او احتمالاً گرانولوماتوز همراه با پلی آنژیت است، بیماری که تا 45 سال بعد به طور رسمی شناخته نشد. هرتز در 1 ژانویه 1894 در بن در سن 36 سالگی درگذشت و در قبرستان اولسدورف هامبورگ به خاک سپرده شد.
الیزابت هرتز (زنه Doll؛ 1864–1941)، پس از مرگ هرتز، همسرش مجهول مانده است. از او دو دختر، یوهانا (1887-1967) و ماتیلد (1891-1975) به یادگار ماند. از آنجایی که نه دختر ازدواج کرده و نه صاحب فرزند شده است، هرتز هیچ نسل زنده مستقیمی ندارد.
آزار و شکنجه تحت رایش سوم
بهرغم تغییر خانوادهاش از یهودیت به لوترانیسم دو دهه قبل از تولدش، میراث هرتز با مخالفت دولت نازی در دهه 1930 مواجه شد، رژیمی که افراد را بر اساس «نژاد» بهجای پایبندی مذهبی دستهبندی میکرد.
نام هرتز از نظر فضای عمومی و نهادهای دانشگاهی برگرفته از سیستم عمومی بود. علاوه بر این، تلاش هایی برای تغییر نام واحد فرکانس، هرتز، که به افتخار او ایجاد شد، به هرمان فون هلمهولتز تغییر یافت، در حالی که نماد (Hz) حفظ شد.
خانواده او نیز به دلیل طبقه بندی آنها به عنوان غیرآریایی با آزار و اذیت مواجه شدند. ماتیلد، کوچکترین دختر هرتز، پس از صعود نازیها به قدرت، از تدریس خود در دانشگاه برلین اخراج شد. در عرض چند سال، او، خواهرش و مادرشان از آلمان مهاجرت کردند و در انگلستان اقامت کردند.
میراث و افتخارات
برادرزاده هاینریش هرتز، گوستاو لودویگ هرتز، برنده جایزه نوبل بود و پسر گوستاو، کارل هلموت هرتز، ابداع کننده سونوگرافی پزشکی شناخته می شود. دختر او، ماتیلد کارمن هرتز، به عنوان یک زیست شناس و روانشناس تطبیقی شناخته شد. علاوه بر این، برادرزاده هرتز، هرمان گرهارد هرتز، استاد دانشگاه کارلسروهه، در طیفسنجی NMR پیشگام بود و یادداشتهای آزمایشگاهی هرتز را در سال 1995 منتشر کرد.
کمیسیون بینالمللی الکتروتکنیکی واحد SI هرتز را به عنوان واحد هرتز (Hertz) تعریف کرد. فرکانس، که تعداد تکرار یک رویداد در ثانیه را کمیت می کند. Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) به طور رسمی این واحد را در سال 1960 پذیرفت و در نتیجه رسماً جایگزین نام قبلی «چرخه در ثانیه» (cps) شد.
موسسه تحقیقات نوسانات هاینریش-هرتز در سال 1928 در برلین تأسیس شد. موسسه هاینریش هرتز، HHI.
در سال 1969، آلمان شرقی یک مدال یادبود هاینریش هرتز را صادر کرد.
که در سال 1987 تأسیس شد، مدال هاینریش هرتز IEEE هر ساله "برای دستاوردهای برجستهای که سالانه به هرتزیان ارائه میشود، اهدا میشود. ماهیت نظری یا تجربی دارند".
تلسکوپ رادیویی زیر میلی متری، واقع در کوه گراهام، آریزونا، و در سال 1992 تکمیل شد، نام او را دارد.
دهانه هرتز، واقع در سمت دور ماه، درست آن سوی اندام شرقی، به افتخار او نامگذاری شده است. هرتز با نمایش یک doodle Google، با الهام از کارهای زندگی او، در صفحه اصلی خود.
کار می کند
کتابها
- Ueber die Induction in rotirenden Kugeln (به آلمانی). برلین: گوستاو شاده. 1880.Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt (به آلمانی). لایپزیگ: یوهان آمبروسیوس بارت. 1894.Schriften vermischten Inhalts (به آلمانی). لایپزیگ: یوهان آمبروسیوس بارت. 1895.مقالات
فهرستها و تاریخچهها
فهرستها و تاریخچهها
تابش الکترومغناطیسی
- مایکروویو
سایر
- فهرست مخترعان و کاشفان آلمانی
مراجع
- «هرتز، هاینریش رودولف» . دایره المعارف بریتانیکا. جلد 13 (یازدهمین ویرایش). 1911. صفحات. 400–401.Çavkanî: Arşîva TORÎma Akademî
درباره این نوشته
اطلاعاتی درباره Heinrich Hertz
راهنمایی کوتاه درباره زندگی، پژوهشها، کشفها و جایگاه علمی Heinrich Hertz.
برچسبهای موضوع
جستوجوهای رایج درباره این موضوع
- Heinrich Hertz کیست؟
- Heinrich Hertz چه چیزی کشف کرد؟
- دستاوردهای علمی Heinrich Hertz چیست؟
- چرا Heinrich Hertz مهم است؟
آرشیو دستهبندی
آرشیو دانش نهورۆک آکادمی توریمه
در این بخش از آرشیو توریمه آکادمی نهورۆک، به کاوش در دنیای وسیع دانش میپردازیم. از پیچیدگیهای زیستشناسی مانند DNA و CRISPR گرفته تا مفاهیم بنیادی فیزیک و ریاضیات، و از پدیدههای طبیعی همچون آتشفشانها و آبهای
خانه بازگشت به دانش