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Heinrich Hertz - Ein Funke, der die Geschichte verändert hat

2021-02-22

Heinrich Hertz

Heinrich Hertz wurde am 22. Februar 1857 in Hamburg geboren. Er begann sein Studium in seiner Heimatstadt, setzte aber seine Ausbildung im ganzen Land an Universitäten fort, die ihm die besten Voraussetzungen für die Entwicklung seiner Interessen bieten konnten. Zuerst zog er nach Frankfurt und dann nach Dresden. Er studierte auch in München und ging schließlich an die Universität Berlin, wo er in wenigen Monaten promovierte und Assistent von Hermann von Helmholtz wurde. Mit der Zeit entwickelte Hertz auch eine wissenschaftliche Karriere in Köln und Karlsruhe am berühmten Karlsruher Institut für Technologie.

Helmholtz hatte große Hoffnungen auf einen talentierten jungen Physiker und zählte auf seine Hilfe, um James Clerk Maxwells Theorie des Elektromagnetismus zu widerlegen, die seinen eigenen Hypothesen widersprach. Entgegen diesen Erwartungen hat Hertz während seiner Forschung die Richtigkeit der Maxwellschen Gleichungen experimentell bewiesen. Dies geschah zufällig in Experimenten mit Riess-Spulen. Während der Forschung wurde ein Funke in einer Leidener Flasche erzeugt, die nicht mit ihnen verbunden war. Dem Wissenschaftler war klar, dass dies eine Reaktion auf ein bislang unbekanntes Phänomen war. Nach dieser Beobachtung begann Hertz mit intensiven Forschungen, bei denen er die Geräte verwendete, die er selbst gebaut hatte, darunter Oszillator oder Impulsgeber. Seine Forschung bewies die Existenz und erforschte die Natur elektromagnetischer Wellen und führte zur Entdeckung von Radiowellen. Experimente haben unter anderem gezeigt, dass diese Wellen gebrochen oder reflektiert werden können, was in Zukunft zur Entwicklung von Radio- und Radartechniken beitrug. Interessanterweise sah Hertz die praktische Anwendung seiner Forschung zu dieser Zeit nicht und erkannte nicht die Bedeutung seiner Entdeckungen. Er hatte auch keine Gelegenheit, sich über sie zu informieren, da er vorzeitig an den Folgen einer schweren Krankheit starb.

 Diagramm des Versuchsaufbaus von Hertz Diagramm des Versuchsaufbaus von Hertz: Rühmkorff-Spule und eine Dipolantenne aus zwei elektrischen Drähten (12 m) mit einer Funkenstrecke dazwischen (7,5 mm). Freie Enden der Dipoldrähte sind mit Zinkkugeln mit einem Durchmesser von 30 cm verbunden. Metallring als Empfängerantenne.

Der brillante deutsche Physiker wurde jedoch von der Welt der Wissenschaft nicht vergessen. Seine Forschung wurde gefolgt von Oliver Lodge, der darauf basierend seinen Kohärer baute. Dies wurde wiederum von Marconi verwendet, um das erste funktionierende Radio zu bauen. Der von Hertz erstmals bemerkte und beschriebene photoelektrische Effekt wurde von Albert Einstein erklärt, wofür er den Nobelpreis gewann. Dank dieser Entdeckung können heute beispielsweise Photovoltaik-Module oder verschiedene Photoelemente hergestellt werden. Der Nobelpreis wurde auch an Philipp Lenard, Hertz' Assistent, verliehen, der seine Forschungen zu Kathodenstrahlen fortsetzte, die in Zukunft die Entwicklung der Medizin und die Erfindung des Röntgengeräts ermöglichten.

Dem deutschen Physiker wurde auf viele verschiedene Weisen geehrt. Hertz ist die SI-Frequenzeinheit. Auf der von der Erde unsichtbaren Seite des Mondes befindet sich ein nach ihm benannter Krater. Er erschien auch viele Male auf Briefmarken, u.a. in Deutschland, San Marino, der Tschechoslowakei und Mexiko. Er ist auch der Patron vieler Schulen und Forschungsinstitute.

Heute finden wir das Echo der Leistungen von Heinrich Hertz in vielen Bereichen der Elektronik. Seine Arbeit legte den Grundstein für die Ära der drahtlosen Kommunikation, die wir jetzt jeden Tag genießen. Natürlich verwenden wir heute Funkwellen hauptsächlich zum Senden digitaler Daten, aber der Betrieb von Sende- und Empfangsgeräten bleibt eng mit den Experimenten des deutschen Wissenschaftlers verbunden. Das offensichtlichste Beispiel scheinen Geräte zu sein, die GSM-, WIFI- und Bluetooth-Kommunikation verwenden, also sowohl Mobiltelefone als auch Miniaturcomputer oder sogar Gebäudeautomationselemente.

Die Leistungen von Hertz beeinflussten jedoch die zeitgenössische Elektronik in viel stärkerem Maße. Erwähnenswert ist hier die Übertragung des GPS-Signals. Dieses System, das jedem Fahrer und Reisenden dank leicht verfügbarer Module bekannt ist, kann nicht nur in professionellen, sondern auch in Hobbyprojekten verwendet werden. Gleiches gilt für die RFID-Technologie, deren Funktionsweise mit Lösungen für kontaktloses Bezahlen vergleichbar ist. Andere, universelle RF-Kommunikationsmodule werden heute in Massenproduktion hergestellt und in Tausenden von Anwendungen verwendet, von drahtlosen Schaltern bis hin zu komplexen Steuerungssystemen. Alle diese Anwendungen scheinen jedoch im Vergleich zu Geräten der Unterhaltungselektronik, die Milliarden von Menschen täglich verwenden, eine "Nische" zu sein.

Funkübertragungsmethoden, die viele Jahre verbessert werden mussten, haben eine lange Entwicklung und (zusammen mit der gesamten Elektronik) Miniaturisierung erfahren. Im Laufe der Jahrzehnte wurden viele Arten von spezialisierten Antennen für enge Anwendungen entwickelt. Derzeit ist ihre Größe so gering, dass sie praktisch unsichtbar geworden sind. Und doch bleibt der Dipol, den Hertz für seine Forschung und Demonstration verwendete, eine weit verbreitete Lösung sowie ein Modellbeispiel für eine Antenne. In Kabelfernseh- oder sogar Satelliteninstallationen werden üblicherweise Koaxialkabel mit 75 Ω Impedanz verwendet. Dieser Wert ist kein Zufall, da es sich um die ungefähre Impedanz eines einfachen Halbwellendipols handelt. Vielleicht macht uns diese einzige Zahl am besten bewusst, wie eng moderne Technologien mit der Arbeit von Heinrich Hertz verbunden sind.

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