Heinrich Hertz

 HertzDer deutsche Physiker Heinrich Hertz entdeckte Radiowellen, ein Meilenstein, der weithin als Bestätigung der elektromagnetischen Theorie von James Clerk Maxwell angesehen wird und den Weg für zahlreiche Fortschritte in der Kommunikationstechnologie ebnete. Hertz wurde am 22.Februar 1857 in Hamburg als ältestes von fünf Kindern geboren. Seine Mutter war Elizabeth Pfefferkorn Hertz und sein Vater war Gustav Hertz, ein angesehener Anwalt, der später Gesetzgeber werden sollte. In seiner Jugend zeigte Heinrich ein Interesse daran, Dinge zu bauen, und als Teenager konstruierte er ein Spektroskop und ein Galvanometer, die so gut konstruiert waren, dass Hertz sie während seiner College-Jahre verwendete. Zunächst plante Hertz eine Karriere im Ingenieurwesen, doch nach einem Jahr Anstellung beim Bauamt in Frankfurt, einem Sommersemester am Polytechnikum in Dresden, einem Jahr Wehrdienst in Berlin und einem kurzen Aufenthalt im Ingenieurwesen an der Universität München entschied er sich schließlich für das Fach, das ihn am meisten interessierte: Wissenschaft.

Zeit seines Lebens las Hertz wissenschaftliche Arbeiten und führte Experimente als Hobby durch. Aber als er beschloss, dass die Wissenschaft seine Karriere sein sollte, widmete er sich diesen Aufgaben mit noch größerer Begeisterung. Im Winter 1877 studierte er verschiedene wissenschaftliche Abhandlungen, und im folgenden Frühjahr sammelte er einige Laborerfahrung durch die Arbeit mit Gustav von Jolly. Anschließend schrieb er sich an der Universität Berlin ein, wo er das Privileg hatte, bei dem großen deutschen Physiker Hermann von Helmholtz zu studieren. Mit Helmholtz’Ermutigung beschloss Hertz, um einen Forschungspreis zu konkurrieren, der an den Studenten vergeben wird, der am besten feststellen kann, ob sich Elektrizität mit Trägheit bewegt oder nicht. Hertz begann eine Reihe von Experimenten in dieser Angelegenheit, und diese Art des Lernens schien ihm zu passen. Er vertraute in einem Brief an seine Familie während dieser Zeit geschickt, „Ich kann Ihnen nicht sagen, wie viel mehr Zufriedenheit gibt es mir Wissen für mich selbst und für andere direkt aus der Natur zu gewinnen, anstatt nur von anderen zu lernen und für mich allein.“

Im August 1879 gewann Hertz den Preis für seinen Beweis, dass Elektrizität keine Trägheit hatte. Ein weiteres Preisproblem wurde bald von Helmholtz vorgeschlagen, der wollte, dass die Studenten versuchen zu beweisen, welche der damals zirkulierenden Theorien elektromagnetischer Phänomene richtig war. Interessanterweise entschied sich Hertz nicht für diesen Preis, sondern war Jahre später die erste Person, die erfolgreich die Art von definitiven Beweisen vorlegte, die Helmholtz suchte. Zu dieser Zeit begann Hertz stattdessen mit einer Untersuchung der Induktion durch rotierende Kugeln. Seine Arbeit in diesem Bereich half ihm, seinen Doktortitel vorzeitig zu verdienen, im Jahr 1880, magna cum laude.

Hertz’erster akademischer Posten war ein Dozent für Theoretische Physik an der Universität Kiel, doch aufgrund seiner Unzufriedenheit dort nahm er 1885 eine Stelle am Karlsruher Polytechnikum an. In Karlsruhe, wo er bis zu seiner Berufung als Physikprofessor an die Universität Bonn 1889 blieb, leistete Hertz seine wichtigste Arbeit. Im Jahr 1886 begann Hertz mit Funken zu experimentieren, die über eine Lücke in einer kurzen Metallschleife emittiert wurden, die an einer Induktionsspule befestigt war. Er baute bald einen ähnlichen Apparat, aber ohne die Induktionsspule, um als Detektor zu fungieren. Als die mit der ersten Schleife (dem Sender) verbundene Induktionsspule eine Hochspannungsentladung erzeugte, sprang ein Funke über die Lücke und sendete ein Signal aus, das Hertz als schwächeren Funken über die Lücke in der Empfangsvorrichtung erkannte, die er in der Nähe platzierte. Um die Art der Signale zu bestimmen, die er senden und empfangen konnte, entwickelte Hertz eine Reihe innovativer Experimente.

Durch Messung von Seitenfunken, die sich um den Primärfunken bildeten, und Variation der Position des Detektors konnte Hertz feststellen, dass das Signal ein Wellenmuster aufwies, und seine Wellenlänge ermitteln. Dann fand er mithilfe eines rotierenden Spiegels die Frequenz der unsichtbaren Wellen, wodurch er ihre Geschwindigkeit berechnen konnte. Erstaunlicherweise bewegten sich die Wellen mit Lichtgeschwindigkeit. So schien es Hertz, dass er eine bisher unbekannte Form elektromagnetischer Strahlung entdeckt und dabei James Clerk Maxwells Theorie des Elektromagnetismus bestätigt hatte. Um weiter zu beweisen, dass dies tatsächlich der Fall war, setzte Hertz seine Experimente fort, die das Verhalten der unsichtbaren Wellen untersuchten. Er entdeckte, dass sie in geraden Linien reisten und fokussiert, gebeugt, gebrochen und polarisiert werden konnten. Hertz kündigte seine erste Entdeckung Ende 1887 in seiner Abhandlung „Über elektromagnetische Effekte durch elektrische Störungen in Isolatoren“ an, die er an die Berliner Akademie sandte. Später veröffentlichte er weitere Details nach der Reihe von Experimenten, die er 1888 durchführte. Eine Zeit lang wurden die Wellen, die er entdeckte, allgemein als Hertzsche Wellen bezeichnet, aber heute sind sie als Radiowellen bekannt.

Zusätzlich zu seinem Radiowellendurchbruch ist Hertz für die Entdeckung des photoelektrischen Effekts bemerkenswert, der auftrat, während er elektromagnetische Wellen untersuchte. Wegen einiger Schwierigkeiten bei der Erkennung des kleinen Funkens, der in seinem Empfangsgerät erzeugt wurde, stellte Hertz den Empfänger manchmal in ein dunkles Gehäuse. Dies, so stellte er fest, wirkte sich auf die maximale Länge des Funkens aus, die kleiner war als bei Nichtbenutzung des Gehäuses. Bei der weiteren Erforschung des Phänomens entdeckte Hertz, dass der erzeugte Funke stärker war, wenn er ultraviolettem Licht ausgesetzt wurde. Obwohl er nicht versuchte, diese Tatsache zu erklären, andere, einschließlich J.J. Thomson und Albert Einstein, würde bald seine Bedeutung erkennen. Das Phänomen, dass Elektronen aus einem Material freigesetzt werden, wenn es Strahlungsenergie absorbiert, was die Ursache für die stärkeren Funken war, die Hertz bei Verwendung ultravioletter Strahlung beobachtete, würde als photoelektrischer Effekt bezeichnet.

Nach 1889, als Hertz an der Universität Bonn lehrte, studierte er elektrische Entladungen in verdünnten Gasen und verbrachte viel Zeit damit, seine Prinzipien der Mechanik zu komponieren. Leider sah er das Werk aufgrund seines vorzeitigen Todes im Zusammenhang mit einer Blutvergiftung am Neujahrstag 1894 nie veröffentlicht. Hertz, damals erst 37 Jahre alt, hat auch nie erlebt, welchen enormen Einfluss die Entdeckung der Radiowellen auf die Welt im 20.

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