Panel klienta
W Twoim koszyku
Zarejestruj się

Heinrich Hertz – Iskra, która przeszła do historii

2021-02-22

Heinrich Hertz

22 lutego 1857 r., w Hamburgu, na świat przyszedł Heinrich Hertz. Naukę rozpoczął w mieście rodzinnym, jednak edukację kontynuował w całym kraju, na uczelniach, które mogły zaoferować mu najlepsze warunki do rozwoju zainteresowań. Najpierw przeniósł się na praktyki do Frankfurtu, a następnie do Drezna. Studiował też w Monachium, aż ostatecznie trafił na Uniwersytet w Berlinie, gdzie w zaledwie kilka miesięcy napisał doktorat i został asystentem Hermanna von Helmholtza. Z czasem Hertz rozwijał też karierę naukową w Kolonii oraz Karlsruhe, w słynnym Karlsruher Institut für Technologie.

Helmholtz pokładał wielkie nadzieje w utalentowanym młodym fizyku, licząc, że przy jego pomocy uda się obalić teorię Jamesa Clerka Maxwella, dotyczącą elektromagnetyzmu, która stała w sprzeczności z jego własnymi hipotezami. Wbrew tym oczekiwaniom, podczas swoich badań Hertz wykazał eksperymentalnie słuszność równań Maxwella. Doszło do tego przypadkowo, przy doświadczeniach z wykorzystaniem cewek Riessa. W trakcie badań, w niepołączonej z nimi butelce lejdejskiej, powstała iskra. Dla naukowca było jasne, że była to reakcja na nieznane mu do tej pory zjawisko. Po tej obserwacji Hertz przystąpił do intensywnych badań, w czasie których wykorzystywał budowane przez siebie urządzenia, m.in. oscylator czy generator impulsów. Jego badania dowiodły istnienia i zbadały naturę fal elektromagnetycznych oraz zaowocowały odkryciem fal radiowych. Eksperymenty pokazały m.in., że fale te mogą ulegać załamaniu lub odbiciu, co w przyszłości przyczyniło się do rozwoju technik radiowych i radarowych. Co ciekawe, Hertz nie dostrzegał wówczas praktycznego zastosowania swoich badań i nie zdawał sobie sprawy ze znaczenia dokonanych odkryć. Nie miał też okazji się o nich przekonać, ponieważ zmarł przedwcześnie w wyniku poważnej choroby.

Schemat budowy układu doświadczalnego Hertza Schemat budowy układu doświadczalnego Hertza: cewka Rühmkorffa i dipolowa antena z dwóch przewodów elektrycznych (12m) z przerwą iskrową między nimi (7,5mm). Wolne końce przewodów dipola połączone są z cynkowymi kulami o średnicy 30cm. Metalowy pierścień w roli anteny odbiornika.

Genialny niemiecki fizyk nie został jednak zapomniany przez świat nauki. Jego badania śledził m.in. Oliver Lodge, który opierając się na nich skonstruował swój koherer. Ten z kolei posłużył Marconiemu do zbudowania pierwszego działającego radia. Efekt fotoelektryczny, dostrzeżony i opisany po raz pierwszy przez Hertza, został objaśniony przez Alberta Einsteina, za co ten otrzymał nagrodę Nobla. Dzięki temu odkryciu w szerokim zastosowaniu są dziś np. panele fotowoltaiczne czy różnego rodzaju fotoelementy. Nagrodą Nobla wyróżniony został także Philipp Lenard, asystent Hertza, który kontynuował jego badania nad promieniami katodowymi, które w przyszłości pozwoliły na rozwój medycyny i wynalezienie aparatu rentgenowskiego.

Niemiecki fizyk został upamiętniony na wiele sposobów. Hertz to ujęta w układzie SI jednostka częstotliwości. Po niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca znajduje się krater nazwany od jego nazwiska. Wielokrotnie też pojawiał się na znaczkach pocztowych, m.in. w Niemczech, San Marino, Czechosłowacji czy Meksyku. Jest też patronem wielu szkół i instytutów naukowych.

Echo dokonań Heinricha Hertza znajdujemy dziś w wielu dziedzinach elektroniki. Jego praca położyła fundament pod epokę bezprzewodowej komunikacji, z której dobrodziejstw korzystamy obecnie na co dzień. Oczywiście, współcześnie wykorzystujemy fale radiowe głównie do transmisji danych cyfrowych, jednak samo działanie urządzeń transmisyjnych i odbiorczych pozostaje blisko powiązane z eksperymentami niemieckiego uczonego. Najbardziej oczywistym przykładem wydają się być urządzenia korzystające z komunikacji GSM, WIFI i Bluetooth, do których należą zarówno telefony komórkowe, jak i miniaturowe komputery czy nawet elementy automatyzacji w budynkach.

Jednak dokonania Hertza wpłynęły na współczesną elektronikę w znacznie większym stopniu. Warto wspomnieć tutaj o transmisji sygnału GPS. System ten, znany każdemu kierowcy i podróżnikowi, za sprawą łatwo dostępnych modułów może być wykorzystywany nie tylko w profesjonalnych, ale i amatorskich projektach. Podobnie rzecz ma się z technologią RFID, której działanie jest porównywalne do rozwiązań wykorzystywanych przy płatnościach zbliżeniowych. Inne, uniwersalne moduły komunikacji RF są dziś masowo produkowane i wykorzystywane w tysiącach aplikacji, od bezprzewodowych wyłączników po złożone systemy sterowania. A jednak wszystkie te zastosowania wydają się wręcz „niszowe”, gdy porównamy je z urządzeniami RTV, z których codziennie korzystają miliardy ludzi.

Metody transmisji radiowej wymagały wieloletniego doskonalenia, przeszły długą ewolucję i (wraz z całą elektroniką) miniaturyzację. Na przestrzeni dziesięcioleci opracowano wiele rodzajów anten wyspecjalizowanych do wąskich zastosowań. Obecnie ich rozmiar bywa tak niewielki, że stały się praktycznie niewidoczne. A jednak dipol, którego Hertz użył do swoich badań i demonstracji, pozostaje szeroko stosowanym rozwiązaniem, jak również modelowym przykładem anteny. W telewizji kablowej czy nawet instalacjach satelitarnych powszechnie używa się przewodów koncentrycznych o impedancji 75Ω. Ta wartość nie jest przypadkowa, stanowi bowiem przybliżoną impedancję prostego dipola półfalowego. Być może ta jedna liczba najlepiej uświadomi nam, jak współczesne technologie są blisko powiązane z pracą Heinricha Hertza.

PRZECZYTAJ TAKŻE

Twoja przeglądarka nie jest już wspierana, pobierz nową wersję.

Chrome Chrome Pobierz
Firefox Firefox Pobierz
Opera Opera Pobierz
Internet explorer Internet Explorer Pobierz