２０20年２月２２日是電（diàn）磁波之父海（hǎi）因裏希·魯道夫·赫茲（Heinrich Rudolf Hertz）誕辰１63周年的（de）紀（jì）念日。

人物（wù）簡介
　　赫茲出生在德國漢堡一個改信基督教的猶太家庭。父（fù）親是漢堡城的一名顧問，母（mǔ）親是一位醫生的（de）女兒。在他去柏林大學就讀之（zhī）前就已經展現出良（liáng）好的科學和語（yǔ）言天賦，喜歡學（xué）習阿拉（lā）伯語和梵文。他（tā）曾經在德國德累斯頓、慕尼黑和柏林等地學（xué）習科學和工程學。他是古斯塔夫·基爾（ěr）霍夫和（hé）赫爾（ěr）曼·範·亥姆霍茲的學生（shēng）。1880年赫茲獲（huò）得博士學位，但繼續（xù）跟隨亥姆霍茲學習，直到1883年他收（shōu）到來自（zì）基爾大學出任理（lǐ）論（lùn）物理學講師的邀請。1885年（nián）他獲得（dé）卡（kǎ）爾斯魯厄大學正教授資格，並在那裏發現電（diàn）磁波。赫茲在柏林（lín）大學隨赫爾姆霍茲學物理時，受赫爾姆霍茲之鼓勵研究麥（mài）克斯韋電磁理論（lùn），當時德國物理界深信韋伯的電力與磁力可瞬時傳送的理論（lùn）。因此赫茲就決定以實驗來證實韋伯與麥克斯韋理論誰的（de）正確。依照麥克斯韋理論，電擾動能輻射電磁波。赫茲根據電容器（qì）經由電火花隙會（huì）產生振蕩原理，設計了一（yī）套電磁波發生器，赫茲將一感應（yīng）線圈的兩端接於產生器二銅棒（bàng）上。當感應線圈的電流突然中斷（duàn）時，其感應高電壓使電火花隙之間產生火花。瞬間後，電荷便（biàn）經由電火（huǒ）花隙（xì）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（huā）應產生電磁（cí）波（bō），於是赫茲設計了一簡單的檢波器來探測此（cǐ）電磁（cí）波。他將一小段導線彎成圓形，線的兩端點間留有小電火花（huā）隙。因電磁波（bō）應在此小線圈上產生感應電壓，而使電火花隙產生火花。所以他坐在一暗（àn）室內，檢波器距振蕩器10米（mǐ）遠，結果他發現檢波器的電（diàn）火花隙間確有小火（huǒ）花產生。赫茲在（zài）暗室遠端的牆壁上覆有可（kě）反射電波的鋅板，入射波與反射波（bō）重疊應產生駐波，他也以檢波器在距振蕩器（qì）不同距（jù）離處偵（zhēn）測加以證實。赫茲先求出振蕩器的頻率，又（yòu）以檢波器量得駐波的波（bō）長，二者乘（chéng）積即電磁波的傳播速度。正（zhèng）如麥克斯（sī）韋預測的一樣。電磁波傳播的速度等於光速。1888年，赫茲的實（shí）驗（yàn）成功了，而麥克斯韋理論也因此獲（huò）得（dé）了無上的（de）光彩。赫茲在實驗時曾指出，電磁波可以被反射、折射和如同可見光、熱波一樣的被偏振。由他的振蕩器所發出的（de）電磁波是平麵偏振波，其電場平行於振蕩器的導線，而磁場垂直（zhí）於電場，且兩者均垂直傳播方向。1889年在一次著名的演說中，赫茲明確的指出，光是一種電磁現（xiàn）象。第一次以電磁波傳遞訊息是1896年意（yì）大利的馬可尼開（kāi）始的。1901年（nián），馬可尼又成（chéng）功（gōng）的將訊號送（sòng）到（dào）大西洋彼岸的美國。20世紀無線電通訊更有了異（yì）常（cháng）驚人的（de）發展。赫茲實驗不僅證（zhèng）實麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電視和雷達的發展找到了途徑。隨著邁克爾遜在1881年進行的實驗和（hé）1887年的邁克爾遜-莫雷實驗推（tuī）翻了光以太的存在，赫茲改（gǎi）寫了麥克斯韋方程組，將新的發現納入其中。通過實（shí）驗，他證明電信（xìn）號象詹姆士·麥克斯韋和邁克爾·法（fǎ）拉第預言的那樣（yàng）可（kě）以穿越空氣，這一理論是發明無線電的基礎。他注意到帶電物體當被紫外光照射時會很快失去它的電荷，發現了光電效應 （後來由阿爾伯特·愛因斯坦給予解釋）。1894年37歲的赫茲因（yīn）為敗血症在波恩英年早逝。他的侄子古斯塔夫·路德維格·赫（hè）茲是諾貝爾獎獲得者，古斯塔夫的兒子卡爾·海爾莫斯·赫茲創立了（le）超聲影像醫學。
人物（wù）成（chéng）就
　　海因裏希·魯道（dào）夫·赫茲（Heinrich Rudolf Hertz）在1886年（nián）至1888年（nián）間首先通過試驗驗證了麥克斯韋爾的理論。他證明了無線電（diàn）輻射（shè）具有波的所有特性，並發現電磁場方程可以（yǐ）用偏微分方程表達，通常稱為波動方程。1887年11月5日，赫茲（zī）在寄給亥姆霍茲（zī）一篇題為《論在（zài）絕緣體（tǐ）中電（diàn）過程引起的感（gǎn）應現象》的論文中，總結了這個重要發現。接著，赫茲還通過實驗（yàn）確認了電（diàn）磁波是橫波，具有與光類似的特性，如反射、折射、衍射等，並且實驗了（le）兩列電磁波的幹涉，同時證實了在直（zhí）線（xiàn）傳播時（shí），電磁波的傳播速度與光速相同，從而全麵驗（yàn）證（zhèng）了麥克（kè）斯韋的電磁理論（lùn）的正確性。並且進一步完善了麥克斯韋方程組，使它更加優美、對（duì）稱，得出了麥克斯韋方程（chéng）組的現代（dài）形式。此外，赫茲又做了一係列實驗。他（tā）研究了紫外光對火花放電的影響，發現了光電效應，即（jí）在光的照射下物體會釋放出電子的現象。這一發現，後來成了愛因（yīn）斯坦建立光量子理論的基（jī）礎。1888年1月，赫茲（zī）將這些成果總結在《論動（dòng）電效應的傳播（bō）速度（dù）》一文中（zhōng）。赫茲實驗公（gōng）布後，轟動了全（quán）世界的科學界。由法拉第開創，麥克斯韋總結的電磁理論，至此才取得決定性的（de）勝利。1888年，成了近代（dài）科學（xué）史上的一座裏程碑。赫茲的（de）發現具有劃時（shí）代的意義（yì），它不僅證實了麥克斯（sī）韋發現的真理，更重要的是開創了無線電電子技術的（de）新紀元。隨著邁克爾（ěr）遜在1881年進行的實驗和1887年的邁克爾遜-莫雷（léi）實驗（yàn）推翻了光以太的存在，赫茲（zī）改寫了麥克斯（sī）韋方程組，將新的發現納入其中。通過實驗，他證明電（diàn）信號（hào）象詹姆士·麥克斯韋和邁克爾·法拉第預言的那（nà）樣可以穿越空氣，這一（yī）理論是發明無線電的基礎。他注意到帶電物體當被紫外光照（zhào）射時會很快失去它的電（diàn）荷（hé），發現了光電效應，後來由阿爾伯特·愛因斯坦給予解（jiě）釋。
科學貢獻
　　赫茲對（duì）人（rén）類文明作出了很大貢獻，正當（dāng）人們對他寄以更大期望時，海因裏希·魯道夫（fū）·赫茲卻於1894年元旦因血（xuè）中毒逝世，年僅36歲。為了（le）紀念（niàn）他的功績，人們用他的名字來命名各種波動頻率的單位，簡稱“赫”。赫茲也是是國（guó）際單位製中頻率的單位，它是每秒中的周期性變動重複次數的計量。赫茲的名字來自於德國物理學家海因裏（lǐ）希·魯道夫·赫（hè）茲。其符號（hào）是Hz。電（電（diàn）壓或電流（liú）），有直流和交流之分。在（zài）通信應用中，用作信號傳輸的一般（bān）郝是交流電。呈正弦變化的交流電信號，隨著時間的變化，其幅度（dù）時正、時負，以一定的能量和速度向前傳播。通（tōng）常（cháng），我們（men）把上述正弦（xián）波幅度在1秒鍾內的重複變化次（cì）數稱為信號（hào）的（de）“頻率”，用f表示；而把信號波形變化（huà）一次所需的（de）時間稱（chēng）作（zuò）“周期”，用T表示，以秒為單位。波行進一個周期所經過的（de）距離稱為“波長”，用（yòng）λ表示，以米為單位。f、T和λ存在如下關係： f=1/T ，v=λ.f ，其中，v是電磁波的（de）傳播（bō）速度，等於3xlO^8米/秒。頻率的單位是赫茲，簡稱赫，以符號Hz表示。赫茲（zī）（H·Hertz）是德國著（zhe）名的物理學家，1887年，是他通過實驗證實了電磁波的（de）存在。後人為了紀念他，把“赫茲”定為頻率的單位。常用的頻率單位（wèi）還有千赫（KHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）等（děng）。在載帶信息的電信號（hào）中，有（yǒu）時會包含多種頻（pín）率成分；將所有（yǒu）這些成分在頻率軸上的位置標示出來，並表示出（chū）每種成分在功率或（huò）電壓上的大小，這就（jiù）是信號的“頻譜”。它所占據的頻率範圍就叫做信號的頻（pín）帶範圍（wéi）。例如，在電話通信中，話音信號的頻率範圍是300～3400赫；在調頻(FM）廣播中，聲音（yīn）的（de）頻率範圍（wéi）是40赫～15千赫，電視廣播信號的頻率範圍是0～4.2兆赫等。
光（guāng）電效應
　　光照射（shè）到某些物質上，引起物質的電性質發生變化。這類光致電變的現象被人們統稱為光電效應。金屬表麵在（zài）光輻照作用下發射電子的效應，發射出來的電（diàn）子叫做光電子。光波（bō）長小於某一臨界值時方能發射電子，即（jí）極限波長，對應的光的頻率叫做極（jí）限頻率。臨（lín）界值取決於金屬材料（liào），而發（fā）射電（diàn）子的能量取決於光的波長（zhǎng）而與光強度無關，這一點無法用光（guāng）的波動性（xìng）解釋。還有一點與光的波動性相矛（máo）盾，即光電（diàn）效應的（de）瞬時（shí）性，按波動（dòng）性理（lǐ）論，如果入射光較弱，照射（shè）的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足（zú）夠的（de）能量，飛出金屬表麵。可事實是，隻要光的頻率高於金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產（chǎn）生都幾乎是瞬時的，不超（chāo）過十的負九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關的嚴格規定的能量單位（即光子或光量子）所組（zǔ）成（chéng）。這種解（jiě）釋為愛因斯坦所提出。光電效應由德國物理學家赫茲於1887年發現，對發展量子理論起了根（gēn）本性作用，在光的照射下，使物體中的電子脫出（chū）的現（xiàn）象叫做光電效應（Photoelectric effect）。光電效應分為光電子（zǐ）發射、光電導效應和光生伏打效應（yīng）。前一種現象發生在物（wù）體表麵，又稱外光電效應。後兩種現象發生在（zài）物體內部，稱為內光電效應。光電效應裏，電子的射出方向不是完全定向（xiàng）的，隻是大部分都垂直於金屬表麵射出，與光照方向無關（guān），光是（shì）電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁（cí）場，振幅很（hěn）小，不會對電子（zǐ）射（shè）出方向產生（shēng）影響。hυ=(1/2)mv^2+I+W 式中（1/2)mv^2是脫（tuō）出物體的光電子的初動能。金屬內部有大量的自由電子，這是金屬（shǔ）的特（tè）征，因而對於金屬來說，I項可以略去，愛因斯坦方程成為 hυ=(1/2)mv^2+W 假如（rú）hυ<W，電子就（jiù）不能（néng）脫（tuō）出金（jīn）屬的表麵。對於一定的金屬，產生光電效 應的最小光頻率（極限頻率） υ0。由 hυ0=W確定。相應的極限波長為 λ0=C/υ0=hc/W。發光強度增加使照射到物體上的光子的數量增加（jiā），因而發射的光電子數（shù）和照射光的強度（dù）成正比。③利用光（guāng）電效應可製造光電倍增管（guǎn）。光（guāng）電倍增管能將一次次閃光轉換成一個個（gè）放大了的電脈（mò）衝，然後送到電子（zǐ）線路（lù）去，記（jì）錄下來。算式在以愛因（yīn）斯坦方式量化分析光電效應時使用以下算式：光子能（néng）量= 移出一個電子所需的能量 + 被發射的電子的動能 代數形式：hf=φ+Em φ=hf0 Em=(1/2)mv^2 其（qí）中 h是普（pǔ）朗克常數，h = 6.63 ×10^-34 J·s，f是入射光子的頻率，φ是功（gōng）函數，從原子鍵結中移出一個電子所需的最小能量，f0是光電效應（yīng）發生的（de）閥值頻（pín）率，Em是被射（shè）出的（de）電子的最大動能，m是被發射電子（zǐ）的靜止質量，v是被發射電子的速（sù）度，如果光子的能（néng）量（hf）不大於功函數（φ），就不（bú）會有電子射出。功函數有時（shí）又以W標記。這個算式（shì）與觀察不符時（即沒有射出電子或電子動能小於預期（qī）），可能（néng）是因為係統沒有完全（quán）的效率，某些能量變成熱能或（huò）輻射而失去了。愛因斯坦因成功解釋了光電效應而獲得1921年諾貝爾物理學獎。
英年早逝（shì）
　　在1892年，赫茲被診（zhěn）斷出（chū）感染了韋格納肉（ròu）芽腫(發病時會經曆劇烈的頭痛)，而他試著去治療這種疾病。 在1894年，赫（hè）茲終於在德國波恩離世，享年（nián）36歲，他死後被（bèi）埋在Ohlsdorf漢（hàn）堡的猶太墓地。 赫（hè）茲死後留（liú）下了他的妻子伊麗莎白‧赫茲（原名：伊麗莎白‧道歐（ōu））和兩名女（nǚ）兒喬安娜和瑪蒂爾德。 而他的（de）妻（qī）子（zǐ）在他死後並沒有改嫁。 1930那年（nián）代，希特勒崛起，他的妻子和（hé）三名女兒也從（cóng）德（dé）國搬到英國。 1960年，查爾斯薩‧斯坎德拜訪了瑪蒂爾德‧赫茲，詢問有關她父親的事，並在不久之（zhī）後出版了一本有（yǒu）關海（hǎi）因裏希（xī）‧赫茲的書。根據查（chá）爾斯薩的書指出，赫茲的兩（liǎng）名女兒都沒有結婚，因此他沒有任（rèn）何後裔。