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赫兹

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赫兹简介 

海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日),德国物理学家,于1887年首先用实验证实了电磁波的存在,并于1888年发表了论文。他对电磁学有很大的贡献,故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。1892年赫兹被诊断出感染韦格纳肉芽肿,发病时会有剧烈头痛,他曾尝试去治疗这种疾病。1894年赫兹因为败血症在德国波恩离世,享年36岁。在月球东边的坑洞,用赫兹的名字来命名。俄罗斯的诺夫哥罗德的无线电产品,也用他的名字命名。另外世界不少国家都曾以他的肖像制作邮票。

英年早逝的赫兹

海因里希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz)于1857年出生在德国汉堡的一个改信基督教的犹太家庭。海因里希·魯道夫·赫茲自幼就表现出良好的科学和语言天赋,曾在多个地方学习科学和工程学。

1886至1888年间,海因里希·魯道夫·赫茲首先通过试验验证了麦克斯韦的理论,同时证明了无线电辐射具有波的特性,并发现电磁场方程可以用偏微分方程,即波动方程。随后,海因里希·魯道夫·赫茲还通过实验证实电磁波是横波,具有与光类似的特性。在全面验证了麦克斯韦电磁理论的正确性的同时,他进一步完善了麦克斯韦方程组。

除此之外,海因里希·魯道夫·赫茲还通过实验,证明电信号如同麦克斯韦预言的那样可以穿越空气,这一理论是发明无线电的基础。他还注意到带电物体当被紫外光照射时会很快失去它的电荷,发现了光电效应 (后来由阿尔伯特·爱因斯坦给予解释)。

海因里希·魯道夫·赫茲被誉为“电磁波之父”,为此后电磁学的发展做出了很大的贡献,但是这位伟大物理学家的生命是短暂的。海因里希·魯道夫·赫茲于1894年死于血液中毒,年仅36岁。

赫兹与电磁波 

1885年他获得卡尔斯鲁厄大学正教授资格,并在那里发现电磁波。1885年,吉尔大学准备晋升赫兹为副教授,但他不愿获得一个纯理论物理学家的职位。正在此时,卡尔斯鲁厄工业大学准备给予赫兹物理学教授职位。考虑到该大学有较好的物理研究所,于是他便来到了卡尔斯鲁厄大学。起初赫兹在卡尔斯鲁厄感到有些孤独,并对自己未来的研究没有把握。但在随后的时间里,赫兹完成了两件大事。1886年7月,在经过三个月的求婚之后,赫兹与一位同事的女儿伊利莎白·多尔(Elisabeth Doll)完婚。随后,赫兹着手并最终完成了那个给他带来世界性声誉的电磁波实验。 

赫兹赫兹在柏林大学随赫尔姆霍兹学物理时,受赫尔姆霍兹之鼓励研究麦克斯韦电磁理论,当时德国物理界深信韦伯的电力与磁力可瞬时传送的理论。因此赫兹就决定以实验来证实韦伯与麦克斯韦理论谁的正确。依照麦克斯韦理论,电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理,设计了一套电磁波发生器,赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时,其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后,电荷便经由电火花隙在锌板间振荡,频率高达数百万周。由麦克斯韦理论,此火花应产生电磁波,于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形,线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压,而使电火花隙产生火花。所以他坐在一暗室内,检波器距振荡器10米远,结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板,入射波与反射波重叠应产生驻波,他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率,又以检波器量得驻波的波长,二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样。电磁波传播的速度等于光速。 

1888年,赫兹的实验成功了,而麦克斯韦理论也因此获得了无上的光彩。赫兹在实验时曾指出,电磁波可以被反射、折射和如同可见光、热波一样的被偏振。由他的振荡器所发出的电磁波是平面偏振波,其电场平行于振荡器的导线,而磁场垂直于电场,且两者均垂直传播方向。 

1889年在一次著名的演说中,赫兹明确的指出,光是一种电磁现象。第一次以电磁波传递讯息是1896年意大利的马可尼开始的。 

1901年,马可尼又成功的将讯号送到大西洋彼岸的美国。20世纪无线电通讯更有了异常惊人的发展。赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论,更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。 

随着迈克尔逊在1881年进行的实验和1887年的迈克尔逊-莫雷实验推翻了光以太的存在,赫兹改写了麦克斯韦方程组,将新的发现纳入其中。通过实验,他证明电信号象詹姆士·麦克斯韦和迈克尔·法拉第预言的那样可以穿越空气,这一理论是发明无线电的基础。他注意到带电物体当被紫外光照射时会很快失去它的电荷,发现了光电效应 (后来由阿尔伯特·爱因斯坦给予解释)。 

在1892年,赫兹被诊断出感染了韦格纳肉芽肿(发病时会经历剧烈的头痛),而他试着去治疗这种疾病。 在1894年,赫兹在德国波恩不幸离世,享年36岁,他死后被埋在Ohlsdorf汉堡的犹太墓地。 赫兹死后留下了他的妻子伊丽莎白‧赫兹(原名:伊丽莎白‧道欧)和两名女儿乔安娜和玛蒂尔德。 而他的妻子在他死后并没有改嫁。 1930那年代,希特勒崛起,他的妻子和两名女儿也从德国搬到英国。 1960年,查尔斯萨‧斯坎德拜访了玛蒂尔德‧赫兹,询问有关她父亲的事,并在不久之后出版了一本有关海因里希‧赫兹的书。根据查尔斯萨的书指出,赫兹的两名女儿都没有结婚,因此他没有任何后裔。 

赫兹的荣耀 

他的侄子古斯塔夫·路德维希·赫兹曾获得诺贝尔物理学奖,而古斯塔夫的儿子卡尔·海尔莫斯·赫兹(Carl Hellmuth Hertz)则创立了超声影像医学(例如常见的B超)。 

国际单位制使用海因里希的名字制定“单位赫兹”是因为他的荣誉,这项荣誉是他于1930年在国际电工委员会做的测量“频率”,某活动每秒发生的次数。这项荣誉于1964年通过CGPM(国际度量衡)的认定。 

在月球东边的坑洞,用赫兹的名字来命名。俄罗斯的诺夫哥罗德的无线电产品,也用他的名字命名。在德国汉堡的无线电发射塔被命名为海因里希赫兹塔(Heinrich-Hertz-Turm)。“海因里希–赫兹”无线电电信通讯,也是以这城市最著名的人物来命名。 

除了这些荣誉之外,赫兹还得到了一项殊荣,他曾得到日本授与的“瑞宝章”(日本于1888年开始制定的勋章,在公共事务有功劳者,长年从事公务者,功绩受到推举者为授与对象),瑞宝章也有分很多的赠与项目,其中一项就是科学家。 

另外世界不少国家都曾以他的肖像制作邮票。第二次世界大战后,他的祖国——德国,也推出了他的肖像邮票。 

2012年2月22日,Google推出动态Doodle纪念赫兹155周年诞辰。

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