Генрих Герц. Открытия

В 1896 году российский учёный А.С. Попов, изобретатель радиоприёмника, осуществил передачу и приём на расстоянии 250 м первой в мире радиограммы с текстом из двух слов «Генрих Герц». Эти слова признавали огромный вклад в науку немецкого физика, впервые экспериментально доказавшего существование электромагнитных волн.


    Генрих Герц. Открытия

Генрих Герц родился в 1857 году в Гамбурге, в семье адвоката, ставшего позднее сенатором. Герц прекрасно учился и был непревзойденным по сообразительности учеником. Он любил все предметы. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье. Он умер в возрасте 37 лет в Бонне от заражения крови. После его смерти сэр Оливер Лодж заметил: «Герц сделал то, что не смогли сделать именитые английские физики ... он подтвердил истинность теорем Максвелла, и сделал это с обескураживающей скромностью».
Из теории английского физика Максвелла было известно, 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 – достаточно соединить конденсатор и катушку индуктивности, чтобы получился колебательный контур (см. рисунок). Но как сделать так, чтобы частота колебаний зарядов стала как можно выше, чтобы увеличить энергию излучаемых волн?


    Генрих Герц. Открытия

Герц находит остроумное решение. Он увеличил расстояние между пластинами конденсатора (раздвинул их) и уменьшил площадь пластин. В результате этих преобразований получил открытый колебательный контур или провод. Чтобы ещё увеличить частоту колебаний зарядов (то есть электронов внутри провода), Герц уменьшил число витков катушки.
Но как теперь заставить электроны колебаться внутри получившегося отрезка проволоки? Герц и в этом случае находит остроумное решение, призвав на помощь электрическую искру. Для её получения он разрезал провод пополам, а концы присоединил к источнику высокого напряжения, достаточного для того, чтобы в пространстве между кусками провода возникали электрические искры.

Таким образом Герц изготовил вибратор (излучатель) и резонатор (приёмник) электромагнитных волн. В 1888 году после огромной серии трудоемких и чрезвычайно остроумно поставленных опытов Герц экспериментально доказал существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве.


    Генрих Герц. Открытия

Вибратор Герца представлял собой два медных прутка с насаженными на ближних концах латунными шариками. Между ними оставался зазор – искровой промежуток. К медным стержням подводился ток высокого напряжения (несколько десятков киловольт). В определённый момент в искровом промежутке вибратора возникает электрическая искра, делающая сопротивление его воздушного промежутка столь малым, что в вибраторе возникают высокочастотные затухающие колебания, длящиеся во все время существования искры. Поскольку вибратор представляет собой открытый колебательный контур, происходит излучение электромагнитных волн.


    Генрих Герц. Открытия

Чтобы улавливать излучаемые волны, Герц применил резонатор – проволочное незамкнутое кольцо с такими же, как у «передатчика» латунными шариками на концах и регулируемым искровым промежутком. Приборы Герца поражают своей остроумной простотой и высокой эффективностью. Изменяя размеры и положение резонатора, ученый настраивал его на частоту колебаний вибратора. В резонаторе проскакивали маленькие искры в те самые моменты, когда происходили разряды между шариками вибратора. Интенсивность искрообразования была очень мала и наблюдения приходилось вести в темноте.
Электромагнитная теория выдающегося английского физика Джеймса Максвелла 25 лет не находила признания в научном мире, и лишь 25 месяцев потребовалось Герцу, чтобы подтвердить экспериментально. В своих опытах Герц сумел воспроизвести с этими волнами все явления, типичные для любых волн: образование «тени» позади хорошо отражающих (металлических) предметов; преломление в большой призме, сделанной из асфальта; образование стоячей волны в результате интерференции волны, падающей отвесно на металлический лист, со встречной волной, отражённой этим листом. Он доказал тождественность электромагнитных и световых волн; сумел измерить их длину.
После своего доклада 13 декабря 1888 года в Берлинском университете Герц сделался одним из самых популярных учёных, а электромагнитные волны стали повсеместно именоваться «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 единиц СИ.

(C) 2011. Арсентьева Галина Николаевна (Мурманская область, г. Кандалакша)

 

Страница обновлена: 27.09.2016