Heinrich Rudolf Hertz’in Hayatı: Elektromanyetik Dalgaların Öncüsü

Heinrich Rudolf Hertz yaptığı deneyleri sonucunda radyo dalgalarının varlığını ispatlamış ve James Clerck Maxwell’in elektromanyetizma teorisinin doğru olduğunu kanıtlamış Alman bilim adamı ve fizikçidir.

Heinrich Rudolf Hertz 22 Şubat 1857’de 5 çocuklu bir ailenin en büyüğü olarak Hamburg-Almanya’da doğmuştur. Babası Gustav Ferdinand Hertz bir avukattır ve ilerleyen yıllarda senatörlük yapmıştır. Annesi Anna Elisabeth Pfefferkorn’du.

Yabancı dil öğrenme konusunda çok başarılı olan Hertz, Gelhrtenschule des Johanneums’da (Hamburg) eğitim görürken, Arapça ve Sanskritçe dillerini de öğrendi. Bu okuldan mezun olduktan sonra Hertz, mühendislik okumak ile bilim alanında çalışmak arasında kaldı. Mühendisliği çok sevmediği için çalışmalarına bilim alanında devam etmeye karar verdi. Babasının da desteğiyle beraber Hertz 1877’de Münih Üniversitesi’ne kaydoldu. Buradaki öğretmenlerinin yönlendirilmesiyle Isaac Newton, Gottfried Leibniz, Joseph Lagrange ve Pierre-Simon Laplace gibi bilim adamlarının yazılarını inceledi. Münih Üniversitesi’ndeki eğitimden memnun kalmayarak Berlin’e taşındı. Orada, Hermann Von Helmholtz’un laboratuvarında çalıştı. 1880 yılında, Hertz Berlin Üniversitesi’nden doktorasını aldı ve sonraki üç yıl Helmholtz yanında asistan olarak çalışmaya başladı. 1883 yılında Kiel Üniversitesi’nde teorik fizik alanında öğretim görevlisi olarak çalıştı ve 1885 yılında elektromanyetik dalgaları keşfetti ve Karlsruhe Üniversitesi’nde profesör oldu. Hertz , 1889’da Bonn’daki Fizik Enstitüsünde direktör pozisyonunu Ocak 1894’e kadar sürdürdü.

Hertz 35 yaşında hastalandı ve şiddetli migren ağrıları yaşadı. Doktorlar enfeksiyon geçirdiğini düşünüyordu ve sonrasında ameliyat oldu ancak ameliyat pek bir işe yaramadı ve Hertz kötüye gitmeye devam etti. 1 Ocak 1894’te daha 36 yaşında iken, bağışıklık sistemi problemlerinden kaynaklanan hastalıklar sonucu öldü ve Hamburg’daki Ohlsdorf Mezarlığı’na gömüldü. Bilime yaptığı katkılar dolayısıyla 1930’da frekans birimi Uluslararası Elektroteknik Komisyonu tarafından “Hertz” olarak adlandırıldı.

Heinrich Rudolf Hertz’in buluşları ve bilimsel çalışmaları

Elektromanyetik dalgalar

Hertz, elektromanyetik dalgaların hızının havada ve boşlukta sonlu olduğunu göstermek istedi, böylece hava ve dielektrik izolatörlerin aynı şekilde davrandığı sonucuna vardı. İlk olarak, ikinci kıvılcım boşluğunda, kuvvetin yayılmasıyla ilgili yasaların izin verdiğinden çok daha büyük bir tepki aldığını fark etti, ki bu genellikle uzak mesafeli bir eylemi öngörüyordu. Bundan yola çıkarak, daha uzun mesafelerde hareket gücünü koruyan elektromanyetik dalgalar ürettiğini fark etti. Sadece bu dalgaları üretip tespit edebilmekle kalmadı, aynı zamanda yansıma ve kırılma gibi özelliklerini de belirledi. 1887’de yayınladığı sonuçları, bilimsel topluluklar tarafından hızla kabul edildi. Aynı alanda çalışan fizikçiler Oliver Lodge ve George Fitzgerald gibi başkaları tarafından da kamuoyuna duyurulduğunda, sonuçları kısa bir süre sonra radyonun icadına zemin hazırladı. Hertz’in öğrencisi Philipp Lenard, Hertz’in elektrik araştırmalarını katot ışınlarını inceleyerek devam ettirdi.

Radyo dalgaları

Hertz 1887’de laboratuvarında radyo dalgalarını araştırmaya başladı. Hertz, bir Ruhmkorff bobin tahrikli kıvılcım aralığı ve bir radyatör olarak bir metre iletken çifti kullanmıştır. Devrenin elektriksel özelliklerini ayarlamak için uçlarda metalik küreler mevcuttu. Alıcısı kıvılcım aralığına sahip kavisli bir iletkendendi.

Daha önceden James Clerk Maxwell ve Michael Faraday tarafından da denemeleri yapılan deneyleri bir ileri seviyeye taşıdı ve elektromanyetik dalgaların hava boyunca bir miktar mesafe kat edebildiğini kanıtladı. Elektrik ve manyetik alanların iletken üzerinde dalga şeklinde yayılabileceğini düşündü ve buna uygun bir düzenek hazırladı. Hertz, duran dalgalar üretmek için, osilatörü bir çinko yansıtma plakasından yaklaşık 12 metre uzağa yerleştirmişti. Her dalga yaklaşık dört metre uzunluğundaydı. Halka detektörünü kullanarak, dalgaların büyüklüğünün ve yönünün nasıl değiştiğini kaydetti. Bu denemesi başarısız olsa da dalgaların hızını kesin olarak ölçmeyi başardı. İlk başta hızın sonsuz olduğunu düşündü, diğer ölçümlerinde ise bir iletkendeki dalganın ve havadaki dalgaların hızı arasında büyük bir tutarsızlık olduğunu gördü. İleriki yıllarda araştırmacılar bu farklılıkları giderdi ve dalgaların ışığın hızında hareket ettiğini kanıtladı.

Fotoelektrik etkisi

1887’de, elektromanyetizma üzerine yaptığı çalışmanın bir parçası olarak Hertz, fiziğin geleceği ve evrene dair temel anlayışımız için muazzam etkileri olan daha sonra Fotoelektrik etki olarak adlandırılacak yeni bir fenomen üzerinde çalıştı. Hertz, şarjlı bir nesne üzerine ultraviyole ışık tutulduğunda, nesnenin şarjını daha hızlı kaybettiğini fark etti. Bunu akademik bir makale olarak Annalen der Physik’te yayınladı. Fakat o dönem kendisini Maxwell’in çalışmalarını kanıtlamaya adadığı için bu konu üzerinde çok durmadı. Yıllar sonra Albert Einstein tarafından bu fenomen Fotoelektrik etki olarak açıklanmış ve Albert Einstein’a Fizik Nobel ödülü kazandırmıştır.