Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем

особности  и   живые
теоретические наклонности,  он  не  чувствовал  себя  счастливым,  занимаясь
математической физикой. Он тосковал, как писал  Планк,  по  своему  любимому
делу  –  эксперименту.  Поэтому  он  с  радостью  принял  осенью  1884  года
приглашение на должность ординарного профессора физики в Высшую  техническую
школу  в  Карлсруэ,  где  в  его  распоряжении  был   институт   с   хорошим
экспериментальным оборудованием. В  марте  1885  года  Герц  переселяется  в
город, который в последующие четыре года стал ареной его великих открытий  и
местом рождения его мировой славы. «Утром осмотрел институт в  политехникуме
и остался доволен», – значится в дневнике 30 марта 1885  года.  Двумя  днями
позднее  он  отмечает:  «В  институт  доставлен  оптический  шкаф.   Найдена
подходящая квартира». Во всяком случае, было  покончено,  как  он  писал,  с
«безмятежным   досугом   приват-доцента».   Он   должен    был    заниматься
всевозможными  институтскими  и  административными  делами.   Подготовка   к
лекциям, экзамены  и  факультетские  обязанности  всякого  рода  мешали  ему
заниматься собственной научной работой. В июне  1885  года  он  жаловался  в
письме своим родителям: «Неужели я тоже стану одним  из  тех,  кто,  получив
профессуру, перестает что-либо создавать». Дневник  верно  отображает  жизнь
молодого профессора. Среди заметок о служебных делах,  о  ссоре  с  учеником
механика, разбившим диск большой электростатической машины, о  теоретических
вопросах, короткая и деловая – в стиле сообщений  о  результатах  физических
опытов – запись о том, что он помолвлен с дочерью одного  из  коллег.  Через
год после своего переселения в Карлсруэ,  летом  1886  года,  Герц  женится.
Вскоре  после  этого,  в  октябре  1886  года,  начинаются  в  «удивительном
сплетении заслуг и счастья», как писал Планк, те классические  эксперименты,
которые создали научную славу Генриха Герца.  Их  непосредственным  исходным
пунктом – подобно открытию Эрстеда в 1820 году – было  случайное  наблюдение
во   время   подготовки    и    проверки    учебного    эксперимента.    При
экспериментировании с электрическими разрядами Герц заметил  искрение  одной
из двух близко лежавших друг подле друга изолированных  спиралей.  Он  сразу
же предположил, что это явление основано на процессе индукции и его  следует
толковать   как   электромагнитный   резонанс,   сравнимый   с   аналогичным
акустическим  явлением.  Очевидно,  было  возможно   с   помощью   искрового
индуктора и в открытой  катушке  с  небольшим  количеством  витков  вызывать
быстрые  электрические  колебания.   Теперь   Герц   вернулся   к   вопросу,
поставленному в конкурсном задании Берлинской Академии наук,  от  разработки
которого он отказался семь лет назад, потому что тогда не видел  возможности
разрешить его при помощи имевшихся в его распоряжении средств. Но вскоре  он
вышел  за  рамки  частной  проблемы,  которая  была  предметом   конкурсного
академического  сочинения:  влияют  ли  изоляторы   на   электродинамические
процессы? Герц поставил перед собой гораздо более широкую задачу:  он  хотел
выяснить,  существуют  ли   в   действительности   электромагнитные   волны,
предсказанные теорией Максвелла. За несколько дней он изготовил  необходимые
приборы и начал  планомерно  экспериментировать.  25  октября  1886  года  в
дневнике записано: «Получил искровой микрометр и  начал  с  ним  опыты».  26
октября: «Ставил опыты над искрами в коротких  металлических  контурах».  29
октября: «Опыты с искрами». И так  продолжается  до  2  декабря  1886  года,
когда появляется первое значительное свидетельство успеха: «Удалось  вызвать
явление резонанса между  двумя  электрическими  колебаниями».  В  ходе  этих
опытов Герц создал основную  форму  дипольной  антенны,  которая  и  сегодня
применяется в технике УКВ. При помощи этого прибора он мог получать  быстрые
электрические    колебания,    необходимые     для     осуществления     его
исследовательского замысла и для оценки теории  Максвелла.  5  декабря  1886
года  Герц  отправил  Гельмгольцу  первое  письменное  сообщение   о   своих
наблюдениях,   противоречащих   теории    дальнодействия.    Предварительные
результаты своих экспериментов  он  обобщил  в  двух  работах.  Первая  была
опубликована под заголовком «Об очень быстрых  электрических  колебаниях»  в
«Видемановских  анналах  физики  и  химии».  Вторая,  толчком  для   которой
послужила идея, высказанная  Фарадеем,  была  написана  в  его  духе  и  под
заголовком «О  влиянии  ультрафиолетового  света  на  электрический  разряд»
напечатана  в  материалах  заседаний  Берлинской  Академии  наук.  Она  была
посвящена побочному явлению, возникавшему при некоторых  опытах  с  искрами.
Герц наблюдал влияние ультрафиолетового света на искровой разряд. Он  открыл
таким образом закономерность, которую  уже  через  год  подробно  исследовал
экспериментальным путем дрезденский  физик  Вильгельм  Галлвакс,  а  позднее
Филипп Ленард. Однако  теоретическое  объяснение  этой  закономерности  было
дано лишь в 1905 году Альбертом Эйнштейном. Речь  идет  о  фотоэлектрическом
эффекте,  электрическом  действии  света,  которое,  как  показал  Эйнштейн,
основывается на квантовом обмене энергией между фотонами  и  электронами.  В
силу чисто внешних обстоятельств, при которых Герц проводил свои  опыты,  он
иногда оказывался на ложном пути. Он должен был работать  с  очень  длинными
электрическими волнами. Между тем особые условия резонанса в помещении,  где
ставились опыты, приводили к неверным результатам. «Неблагоприятное  влияние
помещений», как  он  писал,  не  могло  быть  устранено  даже  при  усилении
тщательности наблюдений. Он придумывал все новые условия опытов  и  месяцами
проводил контрольные эксперименты, чтобы  проверить  надежность  результатов
своих наблюдений. Нередко ему казалось, что он  «заблуждается,  несмотря  на
все старания». При этом наиболее  сомнительным  был  вывод,  к  которому  он
пришел из-за помех. Ему показалось, что электрическая сила  распространяется
в  проводах  с  иной  скоростью,  чем  в  вакууме.  Это   противоречило   бы
максвелловской теории. Через некоторое  время  ему  удалось  исправить  свою
ошибку. 5 ноября 1887  года  Герц  послал  Гельмгольцу  новую  статью  –  «О
явлении индукции, вызываемом в  изоляторах  электрическими  процессами».  Он
просил его предложить рукопись Берлинской  Академии  наук.  Гельмгольца  эта
работа должна была особенно обрадовать: в ней Герц блестяще и  исчерпывающим
образом решил конкурсную задачу Академии от 1879 года.  Он  сумел  показать,
что изолятор может быть местом электромагнитных процессов. Это  подтверждало
взгляды Фарадея и Максвелла. Уже через три дня он получил почтовую  открытку
с ответом: «Рукопись получил. Браво! В четверг передаю ее в  печать.  Герман
фон Гельмгольц». Теперь Герц ставит  опыт  за  опытом  в  захватывающем  дух
темпе.  Последовала  дальнейшая  проверка  и  подтверждение   максвелловской
теории. Основные эксперименты Герц мог производить только в перерывах  между
лекциями, так как он использовал для  них  свою  аудиторию,  площадью  14Ч15
метров,  которая  была  самым  большим  из  имевшихся  в  его   распоряжении
помещений. Зал  для  опытов  специально  оборудовался.  Механик  удалял  все
металлические предметы, которые можно  было  убрать,  прежде  всего  газовые
трубы и люстру. Скамейки  были  соединены  мостками,  по  которым  Герц  мог
ходить  во  всех   направлениях   со   своим   измерительным   инструментом,
проволочным кольцом  примерно  30  см  диаметром.  Цинковая  пластинка  4  м
высотой, которая была укреплена на стене, служила отражателем  электрических
волн. Работу  экспериментатора  снова  можно  шаг  за  шагом  проследить  по
дневнику. 29 декабря  1887  года  значится:  «Экспериментировал.  Затеняющее
действие  железа,  рефлексия  от  стены  и  т.д.».  30  декабря:  «Проследил
действие через аудиторию». 31 декабря он заметил: «Устал от  экспериментов».
И радостно добавляет: «С  удовлетворением  оглядываюсь  на  прошедший  год».
Литературным отражением этих  эпохальных  опытов,  со  всей  определенностью
подтверждающих  теорию  Максвелла,  была  классическая  статья  «О  скорости
распространения  электродинамических  эффектов»,  которую  Герц  закончил  в
январе 1888  года  и  тоже  направил  Гельмгольцу.  После  ее  публикации  в
протоколах  заседаний  Берлинской  Академии  наук  мир  специалистов   начал
настораживаться. Уже в марте 1888 года Герц мог  сообщить  своим  родителям,
что  профессор  Рентген  из  Гисена   поздравил   его   в   письме   с   его
экспериментальными работами, заметив, что  они  являются  лучшими  из  работ
последних лет в области физики. Рентген в  то  время  еще  не  был  всемирно
известным первооткрывателем лучей, названных в его честь, но уже и тогда  он
считался  выдающимся  физиком-экспериментатором  и  пользовался  заслуженным
уважением как автор ряда серьезных работ. Поэтому  Герц  по  праву  гордился
благоприятным отзывом старшего,  проявившего  себя  в  науке  и  признанного
специалистами  коллеги.  Но   молодой   исследователь   не   позволил   себе
удовлетвориться достигнутыми успехами. Ему удалось произвести и показать  на
прямолинейных проводах и в свободном пространстве  постоянные  электрические
волны. Эти  нередко  крохотные  искорки,  которые  он  должен  был  с  лупой
отыскивать  в  затемненной  аудитории,   убедительно   показывали   узлы   и
выпуклости электрических волн. «Я считаю, – писал Герц Гельмгольцу  в  марте
1888 года, – что волновую природу  звука  в  свободном  пространстве  не
12345След.
скачать работу

Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Генрихом Герцем

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ