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    赫茲

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    赫茲簡介 

    海因里希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz,1857年2月22日-1894年1月1日),德國物理學家,于1887年首先用實驗證實了電磁波的存在,并于1888年發表了論文。他對電磁學有很大的貢獻,故頻率的國際單位制單位赫茲以他的名字命名。1892年赫茲被診斷出感染韋格納肉芽腫,發病時會有劇烈頭痛,他曾嘗試去治療這種疾病。1894年赫茲因為敗血癥在德國波恩離世,享年36歲。在月球東邊的坑洞,用赫茲的名字來命名。俄羅斯的諾夫哥羅德的無線電產品,也用他的名字命名。另外世界不少國家都曾以他的肖像制作郵票。

    英年早逝的赫茲

    海因里希·魯道夫·赫茲(Heinrich Rudolf Hertz)于1857年出生在德國漢堡的一個改信基督教的猶太家庭。海因里希·魯道夫·赫茲自幼就表現出良好的科學和語言天賦,曾在多個地方學習科學和工程學。

    1886至1888年間,海因里希·魯道夫·赫茲首先通過試驗驗證了麥克斯韋的理論,同時證明了無線電輻射具有波的特性,并發現電磁場方程可以用偏微分方程,即波動方程。隨后,海因里希·魯道夫·赫茲還通過實驗證實電磁波是橫波,具有與光類似的特性。在全面驗證了麥克斯韋電磁理論的正確性的同時,他進一步完善了麥克斯韋方程組。

    除此之外,海因里希·魯道夫·赫茲還通過實驗,證明電信號如同麥克斯韋預言的那樣可以穿越空氣,這一理論是發明無線電的基礎。他還注意到帶電物體當被紫外光照射時會很快失去它的電荷,發現了光電效應 (后來由阿爾伯特·愛因斯坦給予解釋)。

    海因里希·魯道夫·赫茲被譽為“電磁波之父”,為此后電磁學的發展做出了很大的貢獻,但是這位偉大物理學家的生命是短暫的。海因里希·魯道夫·赫茲于1894年死于血液中毒,年僅36歲。

    赫茲與電磁波 

    1885年他獲得卡爾斯魯厄大學正教授資格,并在那里發現電磁波。1885年,吉爾大學準備晉升赫茲為副教授,但他不愿獲得一個純理論物理學家的職位。正在此時,卡爾斯魯厄工業大學準備給予赫茲物理學教授職位。考慮到該大學有較好的物理研究所,于是他便來到了卡爾斯魯厄大學。起初赫茲在卡爾斯魯厄感到有些孤獨,并對自己未來的研究沒有把握。但在隨后的時間里,赫茲完成了兩件大事。1886年7月,在經過三個月的求婚之后,赫茲與一位同事的女兒伊利莎白·多爾(Elisabeth Doll)完婚。隨后,赫茲著手并最終完成了那個給他帶來世界性聲譽的電磁波實驗。 

    赫茲赫茲在柏林大學隨赫爾姆霍茲學物理時,受赫爾姆霍茲之鼓勵研究麥克斯韋電磁理論,當時德國物理界深信韋伯的電力與磁力可瞬時傳送的理論。因此赫茲就決定以實驗來證實韋伯與麥克斯韋理論誰的正確。依照麥克斯韋理論,電擾動能輻射電磁波。赫茲根據電容器經由電火花隙會產生振蕩原理,設計了一套電磁波發生器,赫茲將一感應線圈的兩端接于產生器二銅棒上。當感應線圈的電流突然中斷時,其感應高電壓使電火花隙之間產生火花。瞬間后,電荷便經由電火花隙在鋅板間振蕩,頻率高達數百萬周。由麥克斯韋理論,此火花應產生電磁波,于是赫茲設計了一簡單的檢波器來探測此電磁波。他將一小段導線彎成圓形,線的兩端點間留有小電火花隙。因電磁波應在此小線圈上產生感應電壓,而使電火花隙產生火花。所以他坐在一暗室內,檢波器距振蕩器10米遠,結果他發現檢波器的電火花隙間確有小火花產生。赫茲在暗室遠端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板,入射波與反射波重疊應產生駐波,他也以檢波器在距振蕩器不同距離處偵測加以證實。赫茲先求出振蕩器的頻率,又以檢波器量得駐波的波長,二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。 

    1888年,赫茲的實驗成功了,而麥克斯韋理論也因此獲得了無上的光彩。赫茲在實驗時曾指出,電磁波可以被反射、折射和如同可見光、熱波一樣的被偏振。由他的振蕩器所發出的電磁波是平面偏振波,其電場平行于振蕩器的導線,而磁場垂直于電場,且兩者均垂直傳播方向。 

    1889年在一次著名的演說中,赫茲明確的指出,光是一種電磁現象。第一次以電磁波傳遞訊息是1896年意大利的馬可尼開始的。 

    1901年,馬可尼又成功的將訊號送到大西洋彼岸的美國。20世紀無線電通訊更有了異常驚人的發展。赫茲實驗不僅證實麥克斯韋的電磁理論,更為無線電、電視和雷達的發展找到了途徑。 

    隨著邁克爾遜在1881年進行的實驗和1887年的邁克爾遜-莫雷實驗推翻了光以太的存在,赫茲改寫了麥克斯韋方程組,將新的發現納入其中。通過實驗,他證明電信號象詹姆士·麥克斯韋和邁克爾·法拉第預言的那樣可以穿越空氣,這一理論是發明無線電的基礎。他注意到帶電物體當被紫外光照射時會很快失去它的電荷,發現了光電效應 (后來由阿爾伯特·愛因斯坦給予解釋)。 

    在1892年,赫茲被診斷出感染了韋格納肉芽腫(發病時會經歷劇烈的頭痛),而他試著去治療這種疾病。 在1894年,赫茲在德國波恩不幸離世,享年36歲,他死后被埋在Ohlsdorf漢堡的猶太墓地。 赫茲死后留下了他的妻子伊麗莎白?赫茲(原名:伊麗莎白?道歐)和兩名女兒喬安娜和瑪蒂爾德。 而他的妻子在他死后并沒有改嫁。 1930那年代,希特勒崛起,他的妻子和兩名女兒也從德國搬到英國。 1960年,查爾斯薩?斯坎德拜訪了瑪蒂爾德?赫茲,詢問有關她父親的事,并在不久之后出版了一本有關海因里希?赫茲的書。根據查爾斯薩的書指出,赫茲的兩名女兒都沒有結婚,因此他沒有任何后裔。 

    赫茲的榮耀 

    他的侄子古斯塔夫·路德維希·赫茲曾獲得諾貝爾物理學獎,而古斯塔夫的兒子卡爾·海爾莫斯·赫茲(Carl Hellmuth Hertz)則創立了超聲影像醫學(例如常見的B超)。 

    國際單位制使用海因里希的名字制定“單位赫茲”是因為他的榮譽,這項榮譽是他于1930年在國際電工委員會做的測量“頻率”,某活動每秒發生的次數。這項榮譽于1964年通過CGPM(國際度量衡)的認定。 

    在月球東邊的坑洞,用赫茲的名字來命名。俄羅斯的諾夫哥羅德的無線電產品,也用他的名字命名。在德國漢堡的無線電發射塔被命名為海因里希赫茲塔(Heinrich-Hertz-Turm)。“海因里希–赫茲”無線電電信通訊,也是以這城市最著名的人物來命名。 

    除了這些榮譽之外,赫茲還得到了一項殊榮,他曾得到日本授與的“瑞寶章”(日本于1888年開始制定的勛章,在公共事務有功勞者,長年從事公務者,功績受到推舉者為授與對象),瑞寶章也有分很多的贈與項目,其中一項就是科學家。 

    另外世界不少國家都曾以他的肖像制作郵票。第二次世界大戰后,他的祖國——德國,也推出了他的肖像郵票。 

    2012年2月22日,Google推出動態Doodle紀念赫茲155周年誕辰。

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