2011年6月4日 星期六

赫茲 Heinrich Rudolf Hertz(H.R.)

【生卒】:1857~1894

德國物理學家。1857年 2月22日生于漢堡。父親為律師,后任參議員;家庭富有。赫茲在少年時期就表現出對實驗的興趣,12歲時便有了木工工具和工作臺,以后又有了車床,常常用以制作簡單的實驗儀器。1876年入德累斯頓工學院學習工程,由于對自然科學的愛好,轉入慕尼黑大學學習數學和物理,第二年又轉入柏林大學,在 H.von亥姆霍茲指導下學習并進行研究工作。1880年他以純理論性工作的《旋轉導體電磁感應》論文獲得博士學位,成為亥姆霍茲的助手。1883年到基爾大學任教。1885~1889年任卡爾斯魯厄大學物理學教授,1886年開始進行使他聞名世界的關于電磁波的實驗工作。1889~1894年任波恩大學物理學教授接替R.克勞修斯的席位。1894年1月1日因血中毒在波恩逝世,當時年僅36歲。為了紀念他發現電磁波的卓越貢獻,將頻率的單位命名為赫茲,現行國際單位制(SI)仍沿用。

赫茲在物理學上的貢獻主要是發現電磁波。他在早期便熟悉當時的英國學派(如M.法拉第和J.C.麥克斯韋等)關于電動力(載電流導體之間的力)作用的介質和場的理論,以及德國學派關于電動力作用的瞬時超距作用和電流體理論(如W.E.韋伯和F.E.諾埃曼等)。1884年他在研究麥克斯韋的電磁理論時證明,麥克斯韋方程組是同所有電動力學理論的物理假設一致的。1886年赫茲在做放電實驗時,發現近旁未閉合的線圈也出現火花,由此開始直到1888年持續進行了關于電磁波的多次實驗。首先他試圖測定瀝青和石蠟等對于初級振蕩電路和探測器電路間電火花感應傳播的影響。實驗是利用一個與感應線圈連接的未閉合電路產生電振蕩,再用一簡單的未閉合線圈作探測器。于是在黑暗的教室中便能看見探測器氣隙中的微弱電火花,從而證實了電磁波的存在(見彩圖)。后來把探測器移到教室中不同位置,測得了電磁波的波長;還根據這一數值和所計算的振蕩器頻率,計算波的速度。1887年末他測定的波速等于光速,從而證明了所假設的效應是以有限的速度傳播的。赫茲還在其實驗中注意到,當把探測電路暴露在初級電路氣隙的電火花中時,探測電路的次級電火花也增強。他還把60種物質放在初級和次級電火花之間進行研究,并作出結論說這僅是紫外光的效應光電效應。赫茲認為這一效應對于光與電的聯系具有深刻的理論意義。1888年赫茲進行了一系列關于電磁波與光波類比的定性實驗:讓電磁波通過大塊的硬瀝青棱柱,證明電磁波像光波一樣地折射;讓電磁波通過平行的導線柵網而使電磁波偏振化;讓電磁波通過帶有孔的屏蔽而觀測到衍射;觀測到電磁波在金屬板屏上的反射以及測到原始波與反射波的干涉現象;還用大的凹型金屬屏使電磁波聚焦;用導電的障礙物造成電磁波陰影。這些實驗結果有力地證明了電磁波與光波的性質相同。赫茲關于電磁波的一系列實驗使歐洲的物理學家們從電動力學的瞬時超距作用觀點很快地轉變為電磁作用發生于介質和電磁以太(包含古老的光以太)功能的麥克斯韋觀點。1890年赫茲在其實驗基礎上也從理論上使麥克斯韋的電磁理論在物理內容上更加完善,其要點是認為電磁現象是由填充空間的電介質的極化引起的,提出了電磁方程在自由以太中的對稱關系式,討論了靜止物體的電動力學,后來又把麥克斯韋方程應用于運動的可形變的物體。但是赫茲的理論不能解釋光和電動力學現象。后來,1892年由荷蘭理論物理學家H.A.洛倫茲建立了麥克斯韋電磁理論的電子論,克服了赫茲在處理運動物體電動力學的光學方面的困難。

赫茲的后期工作幾乎是全力探索將麥克斯韋電動力學應用于其他物理領域,著有《力學原理》。他試圖實現通過力學把物理學的各領域都統一起來的歷史性目標,在這部著作中充分闡述了他的這一物理思想。

《中國大百科全書 物理學Ⅰ》 第557頁 作者 :李國棟
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