?。玻?0年２月２２日是電磁波之父海因里?！數婪颉ず掌潱℉einrich Rudolf Hertz）誕辰１63周年的紀念日。

人物簡(jiǎn)介
　　赫茲出生在德國漢堡一個(gè)改信基督教的猶太家庭。父親是漢堡城的一名顧問(wèn)，母親是一位醫生的女兒。在他去柏林大學(xué)就讀之前就已經(jīng)展現出良好的科學(xué)和語(yǔ)言天賦，喜歡學(xué)習阿拉伯語(yǔ)和梵文。他曾經(jīng)在德國德累斯頓、慕尼黑和柏林等地學(xué)習科學(xué)和工程學(xué)。他是古斯塔夫·基爾霍夫和赫爾曼·范·亥姆霍茲的學(xué)生。1880年赫茲獲得博士學(xué)位，但繼續跟隨亥姆霍茲學(xué)習，直到1883年他收到來(lái)自基爾大學(xué)出任理論物理學(xué)講師的邀請。1885年他獲得卡爾斯魯厄大學(xué)正教授資格，并在那里發(fā)現電磁波。赫茲在柏林大學(xué)隨赫爾姆霍茲學(xué)物理時(shí)，受赫爾姆霍茲之鼓勵研究麥克斯韋電磁理論，當時(shí)德國物理界深信韋伯的電力與磁力可瞬時(shí)傳送的理論。因此赫茲就決定以實(shí)驗來(lái)證實(shí)韋伯與麥克斯韋理論誰(shuí)的正確。依照麥克斯韋理論，電擾動(dòng)能輻射電磁波。赫茲根據電容器經(jīng)由電火花隙會(huì )產(chǎn)生振蕩原理，設計了一套電磁波發(fā)生器，赫茲將一感應線(xiàn)圈的兩端接于產(chǎn)生器二銅棒上。當感應線(xiàn)圈的電流突然中斷時(shí)，其感應高電壓使電火花隙之間產(chǎn)生火花。瞬間后，電荷便經(jīng)由電火花隙在鋅板間振蕩，頻率高達數百萬(wàn)周。由麥克斯韋理論，此火花應產(chǎn)生電磁波，于是赫茲設計了一簡(jiǎn)單的檢波器來(lái)探測此電磁波。他將一小段導線(xiàn)彎成圓形，線(xiàn)的兩端點(diǎn)間留有小電火花隙。因電磁波應在此小線(xiàn)圈上產(chǎn)生感應電壓，而使電火花隙產(chǎn)生火花。所以他坐在一暗室內，檢波器距振蕩器10米遠，結果他發(fā)現檢波器的電火花隙間確有小火花產(chǎn)生。赫茲在暗室遠端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板，入射波與反射波重疊應產(chǎn)生駐波，他也以檢波器在距振蕩器不同距離處偵測加以證實(shí)。赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量得駐波的波長(cháng)，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。1888年，赫茲的實(shí)驗成功了，而麥克斯韋理論也因此獲得了無(wú)上的光彩。赫茲在實(shí)驗時(shí)曾指出，電磁波可以被反射、折射和如同可見(jiàn)光、熱波一樣的被偏振。由他的振蕩器所發(fā)出的電磁波是平面偏振波，其電場(chǎng)平行于振蕩器的導線(xiàn)，而磁場(chǎng)垂直于電場(chǎng)，且兩者均垂直傳播方向。1889年在一次著(zhù)名的演說(shuō)中，赫茲明確的指出，光是一種電磁現象。第一次以電磁波傳遞訊息是1896年意大利的馬可尼開(kāi)始的。1901年，馬可尼又成功的將訊號送到大西洋彼岸的美國。20世紀無(wú)線(xiàn)電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。赫茲實(shí)驗不僅證實(shí)麥克斯韋的電磁理論，更為無(wú)線(xiàn)電、電視和雷達的發(fā)展找到了途徑。隨著(zhù)邁克爾遜在1881年進(jìn)行的實(shí)驗和1887年的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗推翻了光以太的存在，赫茲改寫(xiě)了麥克斯韋方程組，將新的發(fā)現納入其中。通過(guò)實(shí)驗，他證明電信號象詹姆士·麥克斯韋和邁克爾·法拉第預言的那樣可以穿越空氣，這一理論是發(fā)明無(wú)線(xiàn)電的基礎。他注意到帶電物體當被紫外光照射時(shí)會(huì )很快失去它的電荷，發(fā)現了光電效應 （后來(lái)由阿爾伯特·愛(ài)因斯坦給予解釋?zhuān)?894年37歲的赫茲因為敗血癥在波恩英年早逝。他的侄子古斯塔夫·路德維格·赫茲是諾貝爾獎獲得者，古斯塔夫的兒子卡爾·海爾莫斯·赫茲創(chuàng )立了超聲影像醫學(xué)。
人物成就
　　海因里?！數婪颉ず掌潱℉einrich Rudolf Hertz）在1886年至1888年間首先通過(guò)試驗驗證了麥克斯韋爾的理論。他證明了無(wú)線(xiàn)電輻射具有波的所有特性，并發(fā)現電磁場(chǎng)方程可以用偏微分方程表達，通常稱(chēng)為波動(dòng)方程。1887年11月5日，赫茲在寄給亥姆霍茲一篇題為《論在絕緣體中電過(guò)程引起的感應現象》的論文中，總結了這個(gè)重要發(fā)現。接著(zhù)，赫茲還通過(guò)實(shí)驗確認了電磁波是橫波，具有與光類(lèi)似的特性，如反射、折射、衍射等，并且實(shí)驗了兩列電磁波的干涉，同時(shí)證實(shí)了在直線(xiàn)傳播時(shí)，電磁波的傳播速度與光速相同，從而全面驗證了麥克斯韋的電磁理論的正確性。并且進(jìn)一步完善了麥克斯韋方程組，使它更加優(yōu)美、對稱(chēng)，得出了麥克斯韋方程組的現代形式。此外，赫茲又做了一系列實(shí)驗。他研究了紫外光對火花放電的影響，發(fā)現了光電效應，即在光的照射下物體會(huì )釋放出電子的現象。這一發(fā)現，后來(lái)成了愛(ài)因斯坦建立光量子理論的基礎。1888年1月，赫茲將這些成果總結在《論動(dòng)電效應的傳播速度》一文中。赫茲實(shí)驗公布后，轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界。由法拉第開(kāi)創(chuàng )，麥克斯韋總結的電磁理論，至此才取得決定性的勝利。1888年，成了近代科學(xué)史上的一座里程碑。赫茲的發(fā)現具有劃時(shí)代的意義，它不僅證實(shí)了麥克斯韋發(fā)現的真理，更重要的是開(kāi)創(chuàng )了無(wú)線(xiàn)電電子技術(shù)的新紀元。隨著(zhù)邁克爾遜在1881年進(jìn)行的實(shí)驗和1887年的邁克爾遜-莫雷實(shí)驗推翻了光以太的存在，赫茲改寫(xiě)了麥克斯韋方程組，將新的發(fā)現納入其中。通過(guò)實(shí)驗，他證明電信號象詹姆士·麥克斯韋和邁克爾·法拉第預言的那樣可以穿越空氣，這一理論是發(fā)明無(wú)線(xiàn)電的基礎。他注意到帶電物體當被紫外光照射時(shí)會(huì )很快失去它的電荷，發(fā)現了光電效應，后來(lái)由阿爾伯特·愛(ài)因斯坦給予解釋。
科學(xué)貢獻
　　赫茲對人類(lèi)文明作出了很大貢獻，正當人們對他寄以更大期望時(shí)，海因里?！數婪颉ず掌潊s于1894年元旦因血中毒逝世，年僅36歲。為了紀念他的功績(jì)，人們用他的名字來(lái)命名各種波動(dòng)頻率的單位，簡(jiǎn)稱(chēng)“赫”。赫茲也是是國際單位制中頻率的單位，它是每秒中的周期性變動(dòng)重復次數的計量。赫茲的名字來(lái)自于德國物理學(xué)家海因里?！數婪颉ず掌?。其符號是Hz。電（電壓或電流），有直流和交流之分。在通信應用中，用作信號傳輸的一般郝是交流電。呈正弦變化的交流電信號，隨著(zhù)時(shí)間的變化，其幅度時(shí)正、時(shí)負，以一定的能量和速度向前傳播。通常，我們把上述正弦波幅度在1秒鐘內的重復變化次數稱(chēng)為信號的“頻率”，用f表示；而把信號波形變化一次所需的時(shí)間稱(chēng)作“周期”，用T表示，以秒為單位。波行進(jìn)一個(gè)周期所經(jīng)過(guò)的距離稱(chēng)為“波長(cháng)”，用λ表示，以米為單位。f、T和λ存在如下關(guān)系： f=1/T ，v=λ.f ，其中，v是電磁波的傳播速度，等于3xlO^8米/秒。頻率的單位是赫茲，簡(jiǎn)稱(chēng)赫，以符號Hz表示。赫茲（H·Hertz）是德國著(zhù)名的物理學(xué)家，1887年，是他通過(guò)實(shí)驗證實(shí)了電磁波的存在。后人為了紀念他，把“赫茲”定為頻率的單位。常用的頻率單位還有千赫（KHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）等。在載帶信息的電信號中，有時(shí)會(huì )包含多種頻率成分；將所有這些成分在頻率軸上的位置標示出來(lái)，并表示出每種成分在功率或電壓上的大小，這就是信號的“頻譜”。它所占據的頻率范圍就叫做信號的頻帶范圍。例如，在電話(huà)通信中，話(huà)音信號的頻率范圍是300～3400赫；在調頻(FM）廣播中，聲音的頻率范圍是40赫～15千赫，電視廣播信號的頻率范圍是0～4.2兆赫等。
光電效應
　　光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。這類(lèi)光致電變的現象被人們統稱(chēng)為光電效應。金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應，發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。光波長(cháng)小于某一臨界值時(shí)方能發(fā)射電子，即極限波長(cháng)，對應的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長(cháng)而與光強度無(wú)關(guān)，這一點(diǎn)無(wú)法用光的波動(dòng)性解釋。還有一點(diǎn)與光的波動(dòng)性相矛盾，即光電效應的瞬時(shí)性，按波動(dòng)性理論，如果入射光較弱，照射的時(shí)間要長(cháng)一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面?？墒聦?shí)是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無(wú)論強弱，光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時(shí)的，不超過(guò)十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長(cháng)有關(guān)的嚴格規定的能量單位（即光子或光量子）所組成。這種解釋為愛(ài)因斯坦所提出。光電效應由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現，對發(fā)展量子理論起了根本性作用，在光的照射下，使物體中的電子脫出的現象叫做光電效應（Photoelectric effect）。光電效應分為光電子發(fā)射、光電導效應和光生伏打效應。前一種現象發(fā)生在物體表面，又稱(chēng)外光電效應。后兩種現象發(fā)生在物體內部，稱(chēng)為內光電效應。光電效應里，電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金屬表面射出，與光照方向無(wú)關(guān)，光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場(chǎng)，振幅很小，不會(huì )對電子射出方向產(chǎn)生影響。hυ=(1/2)mv^2+I+W 式中（1/2)mv^2是脫出物體的光電子的初動(dòng)能。金屬內部有大量的自由電子，這是金屬的特征，因而對于金屬來(lái)說(shuō)，I項可以略去，愛(ài)因斯坦方程成為 hυ=(1/2)mv^2+W 假如hυ<W，電子就不能脫出金屬的表面。對于一定的金屬，產(chǎn)生光電效 應的最小光頻率（極限頻率） υ0。由 hυ0=W確定。相應的極限波長(cháng)為 λ0=C/υ0=hc/W。發(fā)光強度增加使照射到物體上的光子的數量增加，因而發(fā)射的光電子數和照射光的強度成正比。③利用光電效應可制造光電倍增管。光電倍增管能將一次次閃光轉換成一個(gè)個(gè)放大了的電脈沖，然后送到電子線(xiàn)路去，記錄下來(lái)。算式在以愛(ài)因斯坦方式量化分析光電效應時(shí)使用以下算式：光子能量= 移出一個(gè)電子所需的能量 + 被發(fā)射的電子的動(dòng)能 代數形式：hf=φ+Em φ=hf0 Em=(1/2)mv^2 其中 h是普朗克常數，h = 6.63 ×10^-34 J·s，f是入射光子的頻率，φ是功函數，從原子鍵結中移出一個(gè)電子所需的最小能量，f0是光電效應發(fā)生的閥值頻率，Em是被射出的電子的最大動(dòng)能，m是被發(fā)射電子的靜止質(zhì)量，v是被發(fā)射電子的速度，如果光子的能量（hf）不大于功函數（φ），就不會(huì )有電子射出。功函數有時(shí)又以W標記。這個(gè)算式與觀(guān)察不符時(shí)（即沒(méi)有射出電子或電子動(dòng)能小于預期），可能是因為系統沒(méi)有完全的效率，某些能量變成熱能或輻射而失去了。愛(ài)因斯坦因成功解釋了光電效應而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎。
英年早逝
　　在1892年，赫茲被診斷出感染了韋格納肉芽腫(發(fā)病時(shí)會(huì )經(jīng)歷劇烈的頭痛)，而他試著(zhù)去治療這種疾病。 在1894年，赫茲終于在德國波恩離世，享年36歲，他死后被埋在Ohlsdorf漢堡的猶太墓地。 赫茲死后留下了他的妻子伊麗莎白?赫茲（原名：伊麗莎白?道歐）和兩名女兒?jiǎn)贪材群同數贍柕隆?而他的妻子在他死后并沒(méi)有改嫁。 1930那年代，希特勒崛起，他的妻子和三名女兒也從德國搬到英國。 1960年，查爾斯薩?斯坎德拜訪(fǎng)了瑪蒂爾德?赫茲，詢(xún)問(wèn)有關(guān)她父親的事，并在不久之后出版了一本有關(guān)海因里希?赫茲的書(shū)。根據查爾斯薩的書(shū)指出，赫茲的兩名女兒都沒(méi)有結婚，因此他沒(méi)有任何后裔。