物理學家赫茲的成長故事

　　赫茲(1857-1894),德國物理學家,生于漢堡。早在少年時代就被光學和力學實驗所吸引。十九歲入德累斯頓工學院學工程,由于對自然科學的愛好,次年轉入柏林大學,在物理學教授亥姆霍茲指導下學習。1885年任卡爾魯厄大學物理學教授。1889年,接替克勞修斯擔任波恩大學物理學教授,直到逝世。

　　赫茲對人類最偉大的貢獻是用實驗證實了電磁波的存在。

　　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(fā)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(fā)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,入射波與反射波重迭應產生駐波,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(fā)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(fā)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(fā)展找到了途徑。

　　1887年11月5日,赫茲在寄給亥姆霍茲一篇題為《論在絕緣體中電過程引起的感應現象》的論文中,總結了這個重要發(fā)現。接著,赫茲還通過實驗確認了電磁波是橫波,具有與光類似的特性,如反射、折射、衍射等,并且實驗了兩列電磁波的干涉,同時證實了在直線傳播時,電磁波的傳播速度與光速相同,從而全面驗證了麥克斯韋的電磁理論的正確性。并且進一步完善了麥克斯韋方程組,使它更加優(yōu)美、對稱,得出了麥克斯韋方程組的現代形式。此外,赫茲又做了一系列實驗。他研究了紫外光對火花放電的影響,發(fā)現了光電效應,即在光的照射下物體會釋放出電子的現象。這一發(fā)現,后來成了愛因斯坦建立光量子理論的基礎。

　　1888年1月,赫茲將這些成果總結在《論動電效應的傳播速度》一文中。赫茲實驗公布后,轟動了全世界的科學界。由法拉第開創(chuàng),麥克斯韋總結的電磁理論,至此才取得決定性的勝利。

　　1888年,成了近代科學史上的一座里程碑。赫茲的發(fā)現具有劃時代的意義,它不僅證實了麥克斯韋發(fā)現的真理,更重要的是開創(chuàng)了無線電電子技術的新紀元。

　　赫茲對人類文明作出了很大貢獻,正當人們對他寄以更大期望時,他卻于1894年元旦因血中毒逝世,年僅36歲。為了紀念他的功績,人們用他的名字來命名各種波動頻率的單位,簡稱“赫”。