हमारी चेतना के बाहर वास्तविक चीजों की ठंडी और अजनबी दुनिया निहित है। इन दोनों के बीच इंद्रियों की एक संकीर्ण सीमावर्ती पट्टी फैली हुई है। इन दोनों दुनियाओं के बीच इस संकीर्ण पट्टी के अलावा कोई संचार संभव नहीं है। अपने आप को और दुनिया को ठीक से समझने के लिए, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है कि इस सीमावर्ती क्षेत्र की गहन खोज की जाए।
Heinrich Rudolf Hertz एक जर्मन भौतिकविद् थे जिन्होंने James Clerk Maxwell की विद्युत चुंबकत्व समीकरणों द्वारा भविष्यवाणी की गई विद्युत चुंबकीय तरंगों के अस्तित्व को पहली बार निर्णायक रूप से साबित किया। आवृत्ति की इकाई, प्रति सेकंड चक्र, को उनके सम्मान में "hertz" नाम दिया गया था।
जीवनी
Heinrich Rudolf Hertz का जन्म 1857 में Hamburg में हुआ था, जो तब जर्मन कॉन्फेडरेशन का एक संप्रभु राज्य था, एक समृद्ध और सुसंस्कृत Hanseatic परिवार में। उनके पिता Gustav Ferdinand Hertz थे। उनकी माता Anna Elisabeth Pfefferkorn थीं।
Hamburg में Gelehrtenschule des Johanneums में पढ़ाई करते समय, Hertz ने विज्ञान के साथ-साथ भाषाओं के लिए एक योग्यता दिखाई, अरबी और संस्कृत सीखते हैं। उन्होंने Dresden, Munich और Berlin के जर्मन शहरों में विज्ञान और इंजीनियरिंग का अध्ययन किया, जहां उन्होंने Gustav R. Kirchhoff और Hermann von Helmholtz के तहत अध्ययन किया। 1880 में, Hertz को University of Berlin से अपनी पीएचडी मिली, और अगले तीन वर्षों तक वह Helmholtz के तहत पोस्ट-डॉक्टरल अध्ययन के लिए रहे, उनके सहायक के रूप में कार्य करते हुए। 1883 में, Hertz ने University of Kiel में सैद्धांतिक भौतिकी के व्याख्याता के रूप में एक पद लिया। 1885 में, Hertz University of Karlsruhe में एक पूर्ण प्रोफेसर बन गए।
1886 में, Hertz ने Elisabeth Doll से शादी की, जो Karlsruhe में ज्यामिति के व्याख्याता Max Doll की बेटी थीं। उनकी दो बेटियां थीं: Johanna, जिनका जन्म 20 अक्टूबर 1887 को हुआ था और Mathilde, जिनका जन्म 14 जनवरी 1891 को हुआ था, जो बाद में एक उल्लेखनीय जीवविज्ञानी बनीं। इस समय के दौरान Hertz ने विद्युत चुंबकीय तरंगों पर अपना ऐतिहासिक शोध किया।
Hertz ने Bonn में 3 अप्रैल 1889 को Physics के प्रोफेसर और Physics Institute के निदेशक के रूप में एक पद लिया, जो वह अपनी मृत्यु तक धारण करते रहे। इस समय के दौरान वह सैद्धांतिक यांत्रिकी पर काम करते रहे, उनके काम को किताब Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt The Principles of Mechanics Presented in a New Form में प्रकाशित किया गया, जो 1894 में मरणोपरांत प्रकाशित हुई।
मृत्यु
1892 में, Hertz को गंभीर माइग्रेन के दौरे के बाद एक संक्रमण का निदान किया गया और बीमारी के इलाज के लिए ऑपरेशन करवाया गया। वह सर्जरी में जटिलताओं के कारण मृत्यु को प्राप्त हुआ जो इन माइग्रेन का कारण बन रही थी, जिसे कुछ लोग एक घातक हड्डी की स्थिति मानते हैं। वह 36 साल की उम्र में 1894 में Bonn, Germany में मृत्यु को प्राप्त हुए, और उन्हें Hamburg में Ohlsdorf Cemetery में दफनाया गया।
Hertz की पत्नी, Elisabeth Hertz née Doll 1864–1941, ने दोबारा शादी नहीं की। Hertz के दो बेटियां थीं, Johanna 1887–1967 और Mathilde 1891–1975। Hertz की बेटियों ने कभी शादी नहीं की और उनके कोई वंशज नहीं हैं।
वैज्ञानिक कार्य
विद्युत चुंबकीय तरंगें
1864 में Scottish गणितीय भौतिकविद् James Clerk Maxwell ने विद्युत चुंबकत्व का एक व्यापक सिद्धांत प्रस्तावित किया, जिसे अब Maxwell's equations कहा जाता है। Maxwell का सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि युग्मित विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र अंतरिक्ष के माध्यम से "विद्युत चुंबकीय तरंग" के रूप में यात्रा कर सकते हैं। Maxwell ने प्रस्तावित किया कि प्रकाश छोटी तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुंबकीय तरंगों से बना था, लेकिन किसी भी ने इसे साबित करने में या अन्य तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुंबकीय तरंगें उत्पन्न या पहचान सकने में सफलता नहीं पाई थी।
Hertz के 1879 में अध्ययन के दौरान Helmholtz ने सुझाव दिया कि Hertz की पीएचडी थीसिस Maxwell के सिद्धांत का परीक्षण करने पर हो। Helmholtz ने Prussian Academy of Sciences में उस वर्ष "Berlin Prize" समस्या भी प्रस्तावित की थी कि जो कोई भी प्रायोगिक रूप से इंसुलेटरों के ध्रुवीकरण और विध्रुवीकरण में एक विद्युत चुंबकीय प्रभाव को साबित कर सके, कुछ Maxwell के सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। Helmholtz को यकीन था कि Hertz इसे जीतने के लिए सबसे संभावित उम्मीदवार थे। इसे प्रायोगिक रूप से परीक्षण करने के लिए एक उपकरण बनाने का कोई तरीका न देखकर, Hertz ने सोचा कि यह बहुत कठिन है, और इसके बजाय विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर काम किया। Hertz ने Kiel में अपने समय के दौरान Maxwell के समीकरणों का विश्लेषण किया, जो दिखाता है कि उनके पास तत्कालीन प्रचलित "action at a distance" सिद्धांतों की तुलना में अधिक वैधता है।
Karlsruhe में अपनी प्रोफेसरशिप प्राप्त करने के बाद Hertz 1886 की शरद ऋतु में Riess spirals की एक जोड़ी के साथ प्रयोग कर रहे थे जब उन्होंने देखा कि एक Leyden jar को इनमें से एक coil में डिस्चार्ज करना दूसरी coil में एक स्पार्क पैदा करेगा। एक उपकरण बनाने का विचार रखते हुए, Hertz के पास अब 1879 की "Berlin Prize" समस्या के साथ आगे बढ़ने का तरीका था, हालांकि वास्तविक पुरस्कार 1882 में अप्रयुक्त समाप्त हुआ था। उन्होंने एक Ruhmkorff coil-driven spark gap और एक-मीटर wire pair को radiator के रूप में उपयोग किया। सर्किट अनुनाद समायोजन के लिए क्षमता spheres अंतिम बिंदुओं पर मौजूद थे। उनके receiver एक loop antenna था जिसमें तत्वों के बीच एक micrometer spark gap था। इस प्रयोग ने अत्यंत उच्च आवृत्ति श्रेणी में रेडियो तरंगें उत्पादित और प्राप्त किए।
Hertz का पहला रेडियो transmitter: एक capacitance loaded dipole resonator जिसमें उनके बीच 7.5 mm spark gap वाली एक जोड़ी एक मीटर की तांबे की तारें, 30 सेमी जस्ता spheres में समाप्त होती थीं। जब एक induction coil दोनों तरफ उच्च वोल्टेज लागू करता था, तो spark gap में स्पार्क्स तारों में रेडियो आवृत्ति वर्तमान की खड़ी तरंगें बनाता था, जो रेडियो तरंगें излучित करता था। तरंगों की आवृत्ति लगभग 50 MHz थी, आधुनिक टेलीविजन transmitters में उपयोग की जाने वाली आवृत्ति के बारे में।
1886 और 1889 के बीच Hertz प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करते थे जो Maxwell की भविष्यवाणी की गई विद्युत चुंबकीय तरंगों के परिणाम होने वाले प्रभावों को साबित करते थे। November 1887 से शुरू करते हुए अपने पेपर "On Electromagnetic Effects Produced by Electrical Disturbances in Insulators" के साथ, Hertz Berlin Academy में Helmholtz को एक श्रृंखला पत्र भेजते थे, जिसमें 1888 के पत्र शामिल थे जो transverse free space विद्युत चुंबकीय तरंगों को एक परिमित गति से दूरी पर यात्रा करते दिखाते थे। Hertz द्वारा उपयोग किए गए उपकरण में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र तारों से transverse waves के रूप में विकीर्ण होते थे। Hertz ने oscillator को खड़ी तरंगें बनाने के लिए एक जस्ता reflecting plate से लगभग 12 मीटर की दूरी पर रखा था। प्रत्येक तरंग लगभग 4 मीटर लंबी थी। ring detector का उपयोग करते हुए, उन्होंने दर्ज किया कि तरंग का परिमाण और component direction कैसे भिन्न होते थे। Hertz ने Maxwell की तरंगों को मापा और प्रदर्शित किया कि इन तरंगों का वेग प्रकाश के वेग के बराबर था। तरंगों की विद्युत क्षेत्र तीव्रता, polarization और reflection को भी Hertz द्वारा मापा गया था। इन प्रयोगों ने स्थापित किया कि प्रकाश और ये तरंगें दोनों ही विद्युत चुंबकीय विकिरण का एक रूप थे जो Maxwell समीकरणों का पालन करते थे।
Hertz का directional spark transmitter center, 13 सेमी पीतल की छड़ों से बना एक half-wave dipole antenna जिसमें center पर spark gap है जिसे एक Ruhmkorff coil द्वारा संचालित किया जाता है, एक 1.2 मीटर x 2 मीटर cylindrical sheet metal parabolic reflector की focal line पर। इसने 66 सेमी तरंगों की एक beam को लगभग 450 MHz की आवृत्ति के साथ विकीर्ण किया। Receiver right समान parabolic dipole antenna है जिसमें micrometer spark gap है। Hertz का रेडियो तरंगों के polarization का प्रदर्शन: receiver जब antennas perpendicular होते हैं जैसा दिखाया गया है तब प्रतिक्रिया नहीं करता, लेकिन जैसा कि receiver घुमाया जाता है, प्राप्त संकेत शक्तिशाली होता जाता है जैसा कि sparks की लंबाई द्वारा दिखाया गया है जब तक यह एक अधिकतम तक पहुंचता है जब dipoles समानांतर होते हैं। Polarization का एक और प्रदर्शन: तरंगें polarizing filter के माध्यम से receiver तक जाती हैं केवल जब तारें dipoles A के लिए perpendicular होती हैं, जब parallel B नहीं होती हैं। Refraction का प्रदर्शन: रेडियो तरंगें pitch से बने एक prism को पार करते समय मुड़ती हैं, जैसे light waves एक glass prism के माध्यम से गुजरते समय। Hertz plot की standing waves को create करते समय जब रेडियो तरंगें धातु की sheet से reflected होती हैं
Hertz को अपने रेडियो तरंग प्रयोगों का व्यावहारिक महत्व नहीं पता चला। उन्होंने कहा कि,
"इसका कोई उपयोग नहीं है[...] यह केवल एक प्रयोग है जो Maestro Maxwell को सही साबित करता है—हमारे पास ये रहस्यमय विद्युत चुंबकीय तरंगें हैं जिन्हें हम नंगी आँख से नहीं देख सकते। लेकिन वे वहां हैं।"
अपनी खोजों के अनुप्रयोगों के बारे में पूछे जाने पर, Hertz ने उत्तर दिया,
"कुछ नहीं, मुझे लगता है।"
Hertz का airborne विद्युत चुंबकीय तरंगों के अस्तित्व का प्रमाण इस नए रूप के विद्युत चुंबकीय विकिरण के साथ प्रयोगों में एक विस्फोट की ओर ले गया, जिसे "Hertzian waves" कहा जाता था जब तक कि लगभग 1910 में "radio waves" शब्द वर्तमान नहीं हुआ। 10 साल के भीतर Oliver Lodge, Ferdinand Braun, और Guglielmo Marconi जैसे शोधकर्ताओं ने पहली wireless telegraphy radio communication systems में रेडियो तरंगों को नियोजित किया, जिससे radio broadcasting, और बाद में television हुआ। 1909 में, Braun और Marconi को "wireless telegraphy के विकास में योगदान" के लिए physics में Nobel Prize प्राप्त हुआ। आज radio global telecommunication networks में एक आवश्यक प्रौद्योगिकी है, और आधुनिक wireless devices के अंतर्निहित transmission माध्यम है। "Heinrich Hertz". Retrieved 3 February 2020.
Cathode rays
1892 में, Hertz ने प्रयोग करना शुरू किया और प्रदर्शित किया कि cathode rays बहुत पतली धातु foil जैसे aluminium को penetrate कर सकते हैं। Philipp Lenard, Heinrich Hertz का एक छात्र, ने इस "ray effect" में आगे शोध किया। उन्होंने cathode tube का एक संस्करण विकसित किया और विभिन्न सामग्रियों द्वारा X-rays के penetration का अध्ययन किया। Philipp Lenard, हालांकि, यह नहीं जानते थे कि वह X-rays उत्पादित कर रहे हैं। Hermann von Helmholtz ने X-rays के लिए गणितीय समीकरणों को तैयार किया। उन्होंने Röntgen के discovery और announcement से पहले एक dispersion theory को postulate किया। यह प्रकाश के विद्युत चुंबकीय सिद्धांत के आधार पर तैयार किया गया था Wiedmann's Annalen, Vol. XLVIII। हालांकि, उन्होंने वास्तविक X-rays के साथ काम नहीं किया।
Photoelectric effect
Hertz ने photoelectric effect को स्थापित करने में मदद की, जिसे बाद में Albert Einstein द्वारा समझाया गया जब उन्होंने देखा
