Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем
[pic]
Школа № 7
Доклад
на тему : Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом
Герцем.
Выполнил :
ученик 11 "А" класса
Костин Д. М.
Проверила : Гуренкова Т. В.
Рузаевка (Мордовия) 2002
[pic]
Герц Генрих (1857—1894)—немецкий физик, впервые экспериментально доказавший
в 1886 г. существование электромагнитных волн. Исследуя электромагнитные
волны, Герц установил тождественность основных свойств электромагнитных и
световых волн. Работы Герца послужили экспериментальным доказательством
справедливости теории электромагнитного поля и, в частности,
электромагнитной теории света. Уравнения Максвелла в современной форме были
записаны Герцем. В 1886 г. Герц впервые наблюдал фотоэффект. Максвелл не
проверил правильности своих теорий электромагнетизма и света опытным путем.
Его учением восторгались как великолепным произведением математического
искусства, часто восхищались им также лишь как блистательной игрой формул и
остроумным курьезом. Большинство физиков сомневались в том, что эта теория
отражает истинное положение вещей. О ее всеобщем признании при жизни
Максвелла не могло быть и речи, особенно в Англии. В Германии, по словам
Планка, теория Максвелла «вряд ли принималась во внимание». Ее основные
положения слишком противоречили привычным воззрениям и не были подкреплены
опытными результатами. Подобно системе мира Коперника до астрономических
наблюдений Галилея и геометрическо-кинематических уточнений, сделанных в
ней Келлером, благодаря двум его первым законам, теория Максвелла также
вначале воспринималась лишь как новая и смелая гипотеза, которая казалась
вполне вероятной и в пользу которой говорило многое. Но обладали ли в
действительности электрические волны свойствами, которые предсказывал
Максвелл, – этого никто не мог сказать с достоверностью. Заслуга
доказательства действительного существования электрических волн,
предсказанных Максвеллом математическим путем, принадлежит Генриху Герцу.
Его классические опыты, проведенные в Карлсруэ в 1886...1888 годах,
доказали, что максвелловская теория электромагнетизма является отображением
действительности. Этим он способствовал ее победе. Немаловажно при этом,
что эксперименты Герца производились простыми средствами – их можно было
повторить и проверить в любом физическом институте. Скептики могли
убедиться собственноручно. Но Герц достиг большего, чем простое
доказательство правильности учения Максвелла. Он освободил эту теорию,
которая в первоначальном виде была еще неясной и трудной для понимания, от
всего второстепенного, что поначалу служило для облегчения представлений и
расчетов, и придал ей законченный математический облик. Борн справедливо
говорил о «новом обосновании» Герцем максвелловской теории
электромагнитного поля. Кроме успешного подтверждения и теоретического
завершения максвелловской теории, Герц создал ценные труды и в других
областях физики. Выводы из них имели большое значение для будущего этой
науки. В речи, посвященной памяти Герца, Планк назвал гениального, слишком
рано умершего исследователя «одним из вождей нашей науки, гордостью и
надеждой нации»; его жизненный путь соответствовал «простоте и прямоте его
поведения». Генрих Герц происходил из среды состоятельного немецкого
бюргерства. Он был старшим сыном гамбургского адвоката, который позднее
стал сенатором и руководил управлением юстиции ганзейского города. Он
родился в Гамбурге 22 февраля 1857 года. Таким образом, Герц был почти
ровесником Планка; однако он умер на полстолетия раньше Планка, и нам
сегодня кажется, что он принадлежал к старшему поколению физиков. Вначале
Генрих Герц посещал частную школу. Наряду с умственными способностями очень
рано стали очевидны его сноровка и склонность к практическим занятиям
техникой. В свободное время он по собственному желанию брал уроки у
столяра, изучил на профессиональном уровне также токарное дело. Будучи уже
начинающим ученым и живя в Берлине, он неоднократно справлялся в письмах о
своем токарном станке, полученном от родителей. Мальчик оказался необычайно
смышленым в добровольном изучении ремесел. Его мать вспоминала, что мастер,
у которого Генрих изучал токарное дело, в ответ на ее сообщение о том, что
его бывший ученик теперь стал профессором, воскликнул, совершенно
расстроенный: «Ах, как жаль, какой бы это был токарь!» В городской школе
Герц считался одним из лучших в классе. Его блестящая одаренность
соединялась с ярко выраженным чувством долга. Все учебные предметы
привлекали его одинаково сильно. Математикой и естественными науками
занимался он так же охотно и успешно, как древними и новыми языками. Эпос
Гомера, диалоги Платона, стихи Данте на языке подлинника сопровождали его
всю жизнь. Наряду с итальянским, французским и английским Герц занимался и
такими языками, которые не относились к числу обязательных предметов. Его
успехи в арабском были столь удивительны, что учитель настоятельно
рекомендовал отцу, чтобы тот непременно направил Генриха изучать
ориенталистику: ученик с такими выдающимися способностями к арабским языкам
ему еще не встречался. У него был также талант рисовальщика, и он развивал
его в специальной школе. Лишь к одному предмету он был совершенно
неспособен: к музыке. Все старания учителей развить у него слух остались
безрезультатными. Он не мог участвовать даже в школьном хоре, так как
сбивал всех своим гудением. В этом Герц отличается от других знаменитых
представителей точного естествознания, среди которых немало одаренных и
страстных музыкантов. Для примера можно сослаться на Гельмгольца,
Больцмана, Нернста, Оствальда, Планка, Эйнштейна, Борна, Фридриха и
Гейзенберга. Как и многие физики и химики, Генрих Герц еще школьником
ставил простые естественнонаучные опыты. Особенно охотно он
экспериментировал в области механики и оптики. Столь характерная для его
более поздней деятельности связь умственной и физической работы проявилась
очень рано. В 18 лет, в 1875 году, Герц сдал экзамены на аттестат зрелости
в школе Иоганнеумса, в которой он заканчивал обучение. По математике он
получил оценку «очень хорошо», по естествознанию – «хорошо». Благоприятные
оценки по другим предметам, поставленные преподавателями, самодур-директор,
незадолго перед этим принявший руководство учебным заведением,
собственноручно понизил на один балл, о чем свидетельствуют сохранившиеся
экзаменационные протоколы. «Ганс пришел домой такой подавленный и
несчастный, что мы должны были утешать его, вместо того чтобы радоваться
его успеху», – писала его мать. Общая характеристика отмечала у абитуриента
острую логику, надежную память и «легкость (если не сказать красоту)
изложения»; к недостаткам отнесена монотонность его речи. Эта оценка
осталась справедливой и в дальнейшем. По желанию отца и следуя собственной
склонности Генрих Герц хотел стать инженером-строителем или архитектором.
Как считал Гельмгольц, скромность, бывшая всегда характерной чертой натуры
Герца, заставила его поначалу усомниться в собственной способности к
теоретическому естествознанию; занимаясь своими любимыми работами по
механике, он был более уверен, что добьется успеха. Для подготовки к
избранной профессии Герц занимался один год практической работой в
конструкторском бюро во Франкфурте-на-Майне. Весной 1876 года он
отправляется в Дрезден, чтобы начать занятия инженерной наукой в Высшей
технической школе. Он пробыл там лишь один семестр. Как видно из его писем,
Герц не получил особенной пользы от большинства «довольно-таки скучных»
лекций. Осенью 1876 года он, как студент инженерного ведомства, был призван
для несения годичной военной службы при железнодорожном корпусе в Берлине.
Вначале его очень угнетала жизнь в прусской казарме. Муштра отталкивала
его. Однако благодаря своей способности осваиваться, он вскоре нашел в этом
свои хорошие стороны. «И все же служба дает нечто прочно-положительное, –
говорится в одном из писем родителям в ноябре 1876 года, – леность
изгоняется из человека основательно; теперь очевидно, что не бывает худа
без добра». После окончания службы Герц отправляется в Мюнхен, чтобы
продолжить занятия инженерной наукой в Высшей технической школе. При этом
он слушал в университете лекции по математике и физике у Филиппа фон Жолли,
прославленного физика того времени, который был также учителем Планка. В
нем росло и крепло убеждение, что только научная работа и академическое
поприще могут дать ему истинное удовлетворение. С согласия отца Герц меняет
свои планы. Он прекращает обучение в Высшей технической школе и полностью
посвящает себя занятиям физикой и математикой в университете. Характерно,
что он при его осторожной манере судить и его уважении ко всякой
основательной деятельности не считал свои прежние планы заблуждением; он
лишь хотел заменить их лучшими. «Я весьма охотно стал бы инженером, – писал
он родителям, – но столь же охотно переплетчиком или токарем, словом, всем,
что относится к разряду приличного. Но все же есть разница между «охотно» и
«охотно»». Жолли отослал любознательного студента к фундаментальным трудам
по математике. Он прежде всего назвал ему произведения Лагранжа, Лапласа и
других классиков точных наук и посоветовал основательно изучать их. Он
рекомендовал ему уделить внимание истории естествознания, так как это
способствует пониманию актуальных проблем исследования природы. Как
показывают его письма к родителям, Генрих последовал совету учителя с
привычной для него добросовестностью. За короткое время он прорабатывает
объемистые труды по истории науки. Особенно настойчиво занимался он
математикой и историей ее проблем. Для его позднейшей теоретической
деятельности это было ценной подготовкой. Герц углубляется также в старые
научные журналы, например знаменитый лейпцигский «Acta Eruditorum», первый
научный журнал Германии, основанный в 1682 году и просуществовавший
столетие. К числу сотрудников этого журнала принадлежал Лейбниц. Под
