Heinrich Hertz
gigatos | Novembro 11, 2021
Resumo
Heinrich Rudolf Hertz (alemão: 22 de Fevereiro de 1857 – 1 de Janeiro de 1894) foi um físico alemão que primeiro provou de forma conclusiva a existência das ondas electromagnéticas previstas pelas equações de electromagnetismo de James Clerk Maxwell. A unidade de frequência, ciclo por segundo, foi denominada o “hertz” em sua homenagem.
Enquanto estudava na Gelehrtenschule des Johanneums em Hamburgo, Hertz mostrou uma aptidão para as ciências bem como para as línguas, aprendendo árabe e sânscrito. Estudou ciências e engenharia nas cidades alemãs de Dresden, Munique e Berlim, onde estudou com Gustav R. Kirchhoff e Hermann von Helmholtz. Em 1880, Hertz obteve o seu doutoramento na Universidade de Berlim, e durante os três anos seguintes permaneceu para estudos de pós-doutoramento sob Helmholtz, servindo como seu assistente. Em 1883, Hertz assumiu um cargo como professor de física teórica na Universidade de Kiel. Em 1885, Hertz tornou-se professor catedrático na Universidade de Karlsruhe.
Em 1886, Hertz casou com Elisabeth Doll, a filha de Max Doll, uma professora de geometria em Karlsruhe. Eles tiveram duas filhas: Johanna, nascida a 20 de Outubro de 1887 e Mathilde, nascida a 14 de Janeiro de 1891, que passou a ser uma notável bióloga. Durante este período, Hertz conduziu a sua pesquisa histórica sobre ondas electromagnéticas.
Hertz assumiu um cargo de Professor de Física e Director do Instituto de Física em Bona, a 3 de Abril de 1889, cargo que ocupou até à sua morte. Durante este tempo trabalhou em mecânica teórica com o seu trabalho publicado no livro Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt (Os Princípios da Mecânica Apresentados numa Nova Forma), publicado postumamente em 1894.
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Em 1892, Hertz foi diagnosticada com uma infecção (após um surto de enxaquecas graves) e foi submetida a operações para tratar a doença. Morreu após complicações na cirurgia, na tentativa de corrigir a sua condição que estava a causar estas enxaquecas, que alguns consideram ter sido uma condição óssea maligna. Morreu aos 36 anos de idade em Bonn, Alemanha, em 1894, e foi enterrado no cemitério de Ohlsdorf em Hamburgo.
A esposa de Hertz, Elisabeth Hertz (1864-1941), não voltou a casar. Hertz deixou duas filhas, Johanna (1887-1967) e Mathilde (1891-1975). As filhas de Hertz nunca casaram, e ele não tem descendentes.
Durante os estudos de Hertz em 1879 Helmholtz sugeriu que a dissertação de doutoramento de Hertz fosse sobre o teste da teoria de Maxwell. Helmholtz tinha também proposto o problema do “Prémio Berlim” nesse ano na Academia de Ciências Prussiana para qualquer pessoa que pudesse provar experimentalmente um efeito electromagnético na polarização e despolarização dos isoladores, algo previsto pela teoria de Maxwell. Helmholtz tinha a certeza de que Hertz era o candidato mais provável para o ganhar. Não vendo qualquer forma de construir um aparelho para testar experimentalmente isto, Hertz pensou que era demasiado difícil, e trabalhou antes na indução electromagnética. Hertz produziu efectivamente uma análise das equações de Maxwell durante o seu tempo em Kiel, mostrando que elas tinham mais validade do que as então prevalecentes teorias da “acção à distância”.
Entre 1886 e 1889 Hertz conduziu uma série de experiências que provariam que os efeitos que estava a observar eram resultados das ondas electromagnéticas previstas por Maxwell. Começando em Novembro de 1887 com o seu artigo “On Electromagnetic Effects Produced by Electrical Disturbances in Insulators”, Hertz enviou uma série de artigos a Helmholtz na Academia de Berlim, incluindo artigos em 1888 que mostravam ondas electromagnéticas de espaço livre transversal viajando a uma velocidade finita ao longo de uma distância. No aparelho utilizado pela Hertz, os campos eléctricos e magnéticos irradiavam para longe dos fios como ondas transversais. Hertz tinha posicionado o oscilador a cerca de 12 metros de uma placa reflectora de zinco para produzir ondas de pé. Cada onda tinha cerca de 4 metros de comprimento. Utilizando o detector de anéis, ele registou como a magnitude da onda e a direcção dos componentes variavam. Hertz mediu as ondas de Maxwell e demonstrou que a velocidade destas ondas era igual à velocidade da luz. A intensidade do campo eléctrico, polarização e reflexão das ondas também foram medidas por Hertz. Estas experiências estabeleceram que a luz e estas ondas eram ambas uma forma de radiação electromagnética obedecendo às equações de Maxwell. Hertz pode não ter sido o primeiro a deparar-se com o fenómeno das ondas de rádio – David Edward Hughes pode ter detectado a sua existência nove anos antes, mas não publicou as suas descobertas.
Hertz não se apercebeu da importância prática das suas experiências de ondas de rádio. Afirmou-o,
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Em 1892, a Hertz começou a experimentar e demonstrou que os raios catódicos podiam penetrar em folhas de metal muito finas (como o alumínio). Philipp Lenard, estudante de Heinrich Hertz, pesquisou mais aprofundadamente este “efeito de raios”. Ele desenvolveu uma versão do tubo catódico e estudou a penetração por raios X de vários materiais. No entanto, Lenard não se apercebeu que estava a produzir raios X. Hermann von Helmholtz formulou equações matemáticas para as radiografias. Ele postulou uma teoria de dispersão antes de Röntgen fazer a sua descoberta e anúncio. Foi formada com base na teoria electromagnética da luz (Annalen de Wiedmann, Vol. XLVIII). No entanto, ele não trabalhou com raios X reais.
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Efeito fotoeléctrico
Hertz ajudou a estabelecer o efeito fotoeléctrico (que mais tarde foi explicado por Albert Einstein) quando notou que um objecto carregado perde a sua carga mais rapidamente quando iluminado por radiação ultravioleta (UV). Em 1887, fez observações sobre o efeito fotoeléctrico e sobre a produção e recepção de ondas electromagnéticas (EM), publicadas na revista Annalen der Physik. O seu receptor consistia numa bobina com uma fagulha, através da qual uma faísca seria vista ao detectar ondas electromagnéticas (EM). Ele colocou o aparelho numa caixa escurecida para ver melhor a faísca. Observou que o comprimento máximo da faísca era reduzido quando dentro da caixa. Um painel de vidro colocado entre a fonte das ondas EM e o receptor absorvia UV que ajudava os electrões a saltar através da fagulha. Quando removido, o comprimento da faísca aumentaria. Não observou qualquer diminuição no comprimento da faísca quando substituiu o quartzo por vidro, pois o quartzo não absorve a radiação UV. Hertz concluiu os seus meses de investigação e relatou os resultados obtidos. Não prosseguiu a investigação deste efeito, nem fez qualquer tentativa de explicar como é que o fenómeno observado foi provocado.
Hertz também descreveu o “cone hertziano”, um tipo de modo de fractura em sólidos frágeis causada pela transmissão de ondas de stress.
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Meteorologia
Hertz sempre teve um profundo interesse pela meteorologia, provavelmente derivado dos seus contactos com Wilhelm von Bezold (que foi seu professor num curso de laboratório no Politécnico de Munique no Verão de 1878). Como assistente de Helmholtz em Berlim, contribuiu com alguns artigos menores no campo, incluindo investigação sobre a evaporação de líquidos, um novo tipo de higrómetro, e um meio gráfico para determinar as propriedades do ar húmido quando sujeito a alterações adiabáticas.
A viúva e as filhas de Hertz deixaram a Alemanha na década de 1930 e estabeleceram-se em Inglaterra.
O sobrinho de Heinrich Hertz, Gustav Ludwig Hertz foi Prémio Nobel, e o filho de Gustav, Carl Helmut Hertz inventou a ultra-sonografia médica. A sua filha Mathilde Carmen Hertz era uma conhecida bióloga e psicóloga comparativa. O sobrinho-neto de Hertz Hermann Gerhard Hertz, professor na Universidade de Karlsruhe, foi um pioneiro da espectroscopia NMR e em 1995 publicou as notas de laboratório de Hertz.
Em 1928, foi fundado em Berlim o Instituto Heinrich-Hertz para a Investigação da Oscilação. Hoje conhecido como Instituto Fraunhofer para as Telecomunicações, Instituto Heinrich Hertz, HHI.
A Hertz é honrada pelo Japão com uma filiação na Ordem do Tesouro Sagrado, que tem múltiplos níveis de honra para pessoas proeminentes, incluindo cientistas.
No seu aniversário em 2012, o Google homenageou Hertz com um rabisco do Google, inspirado no trabalho da sua vida, na sua página inicial.
Fontes
