Как Герц доказал существование электромагнитных волн

В начале 1888 года, немецкого профессора Генриха Герца заинтересовала статья в одном из научных журналов. Она описывала работу английских физиков Кельвина и Максвелла, так интересовавших его последние годы.

Эти двое ученых предвидели и доказали, при помощи сложных расчетов, следующее: если в каком-либо приборе проходит переменный ток или появляются переменные магнитные поля, то такой прибор выделяет наружу энергию, а ее носителем являются электромагнитные волны.

Максвелл определил также, что электромагнитные волны состоят из непрерывно перемещающихся и изменяющихся в пространстве — даже в вакууме — двух полей, магнитного и электрического.

Английский физик отмечал, что эти электромагнитные волны движутся с огромной, но конечной скоростью триста тысяч километров в секунду, то есть, со скоростью света, и что свет является особой разновидность электромагнитных волн, которую воспринимает наше зрение.

Teorija elektromagnitnogo polja maksvella i opyty gertsa galleria miniHertz resonator%2bdetector galleria mini%d0%9e%d0%bf%d1%8b%d1%82 %d0%bf%d0%be %d0%b4%d0%be%d0%ba%d0%b0%d0%b7%d0%b0%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d1%81%d1%82%d0%b2%d1%83 %d1%82%d0%b5%d0%be%d1%80%d0%b8%d0%b8 %d0%9c%d0%b0%d0%ba%d1%81%d0%b2%d0%b5%d0%bb%d0%b0 galleria mini%d0%94%d0%b6%d0%b5%d0%b9%d0%bc%d1%81 %d0%9c%d0%b0%d0%ba%d0%ba%d1%81%d0%b2%d0%b5%d0%bb%d0%bb galleria mini

Нет ничего удивительного в том, что профессор Герц заинтересовался открытием Максвелла. Кстати, он не только прочитал об этом, он принял важное решение: если из расчетов следует, что существуют электромагнитные волны, то он сделает все, чтобы доказать это опытным путем. Да, он должен обнаружить эти волны!

Профессор энергично принялся за работы, ему помогал лаборант Вольф. Профессор подготавливал соответствующий прибор, который должен был служить ему для эксперимента — целью которого было открытие электромагнитных волн!

Если бы мы смогли вернуться в 1888 год и перенестись в одну из лабораторий политехнического института в Карлсруэ, то мы увидели бы профессора Герца и его усатого помощника. Посередине зала стояли два стола, придвинутые друг к другу. На столах находились приборы, готовые к опыту.

Один из них состоял из индукционной катушки, вырабатывающей электрические заряды, и из искрового разрядника, то есть, из двух небольших латунных шариков, между которыми могли проскакивать электрические искры, если к ним подводилось соответствующее напряжение. Шарики находились на концах двух металлических стержней длиной полметра.

К другим концам стержней были прикреплены довольно большие металлические плитки, которые накапливали электрические заряды, вырабатываемые индукционной катушкой. Этот прибор впоследствии назвали вибратором.

Когда лаборант включал катушку, то между шариками индуктора начинали проскакивать электрические искры раз в одну, раз в другую сторону, пока совсем не исчезали.

Профессор Герц долго присматривался к вибрациям зарядов в пространстве между шариками, затем подошел к противоположному концу придвинутых столов, где находился другой прибор. Это была просто-напросто проволока, изогнутая в форме кольца и прикрепленная к штативу.

На приближенных концах проволоки были расположены, как и в разряднике вибратора, два металлических шарика: один непосредственно на проволоке, а второй на конце гайки. Поворачивая гайку, можно было приближать или отодвигать шарики. Эта простая проволока стала известна, как резонатор Герца.

Профессор взял в руки штатив с резонатором и подошел с ним к вибратору.

- Слушайте внимательно, господин Вольф, — обратился он к лаборанту. — Сразу же после моего сигнала включите, пожалуйста, индукционную катушку. Электрические колебания в вибраторе, которые видны в виде проскакивающих искр, будут источником волн, невидимых электромагнитных волн, расходящихся в пространстве, неся энергию.

Если на пути этих волн я поставлю резонатор, что держу в руке, то должно возникнуть обратное явление, чем в вибраторе. Энергия электромагнитных волн должна вызвать в резонаторе электрические колебания и проявиться в проскакивании искр между шариками на концах кольцеобразной проволоки.

Если между концами резонатора появятся искры, то вы станете свидетелем научного открытия. Итак, начинаем! Пожалуйста, включите индукционную катушку, а я буду манипулировать резонатором.

Лаборант сделал все по указанию профессора. Между шариками вибратора показались искры. Держа в руках штатив, к которому был прикреплен резонатор, профессор Герц начал его передвигать и устанавливать в разные положения по отношению к вибратору.

Дальше произошло так, как предполагал физик. Он различил между шариками резонатора едва заметные искры и одновременно услышал, сопутствующий им, характерный сухой треск, который слился с треском в вибраторе. Поворачивая кольцо в том же направлении, Герц установил его в таком положении, в котором искрение было наиболее сильное.

Затем другой, свободной рукой, начал поворачивать гайку резонатора, увеличивая расстояние между металлическими шариками. Искры перестали появляться при расстоянии нескольких миллиметров. Профессор победоносно посмотрел на лаборанта, а его худое лицо, окаймленное темной бородой, осветила радостная улыбка.

- Что ж, господин Вольф, — обратился профессор к лаборанту — похоже, что мы с Вами открыли электромагнитные волны, существование которых предвидел англичанин Максвелл, благодаря своим расчетам? Давайте-ка еще посмотрим, что произойдет, если мы будем отодвигать резонатор от вибратора.

С этого момента начались долгие и всегда успешные опыты с электромагнитными волнами, которые сам Герц называл «электрической силой».

Оказалось, что искрение резонатора уменьшалось по мере увеличения расстояния.

- Гм, — пробормотал Герц, — Максвелл написал, что электромагнитные волны — это колебания, постоянная перемена напряжения электрического и магнитного полей, переходящих одно в другое. Такая волна должна отражаться от металлического экрана, как свет от зеркала. Мы должны раздобыть такой металлический экран, господин Вольф!

Затем следующий этап работы — изучение свойств исследуемых электромагнитных волн. При помощи металлического экрана Герц получил, так называемые, стоячие волны.

Это значит, что колебания волн, идущих к экрану и отражающихся от него, накладываются друг на друга. Благодаря этому, как пучность волны (место с наивысшим значением перемен электромагнитного поля), так и узлы (места, в которых, вообще, ничего не изменилось) не передвинулись.

Когда профессор передвигал резонатор вдоль такой стоячей электромагнитной волны, искрение совсем исчезло в узлах, а наиболее сильное искрение было в пучности. В этом опыте расстояние между соседними узлами (а также между пучностями) составляло приблизительно полтора метра. Длина волны была вдвое больше — три метра. При помощи специальных призм из смолы Герц доказал, что электромагнитные волны, имеющие большую длину, подвергаются так же, как и свет, преломлению.

Результаты проведенных опытов показали, что электромагнитные волны существуют не только на бумаге, но и в действительности. Сам Герц не предвидел практической пользы этого открытия. Другие ученые и техники были пионерами радиосвязи, основанной на использовании электромагнитных волн.

Несмотря на это, значение открытия героя нашего рассказа, было оценено должным образом. Об этом свидетельствует то, что его именем была тогда названа, известная ныне, единица частоты.

 
 

Тэги: история физических открытий, физик Генрих Герц, электромагнитные волны

 

Недавние записи в рубрике История