許多人一定想知道，當把電視機或收音機調到某個頻率，或衡量電腦CPU的速度時，為什么都是以赫茲、千赫茲、兆赫茲和千兆赫茲等“赫茲”來衡量。而每個電子工程師都知道，振蕩波的國際頻率單位（即每秒周期數）是以證明電磁波可以發射、傳輸和接收的人——德國科學家海因里希·魯道夫·赫茲（HeinrichRudolfHertz）命名的。

不同頻率電磁波的傳播示意圖

赫茲于1857年2月22日在德國漢堡出生，今年2月22日是他的165周年誕辰。他先在法蘭克福的一家工程公司接受培訓，然后服了一年兵役。之后他決定從工程學轉向物理學，并在慕尼黑大學學習。1880年，赫茲獲得了柏林大學的博士學位，并在接下來的三年里留在那里進行博士后研究。1883年，赫茲在基爾大學擔任理論物理學的講師。1885年，赫茲成為德國卡爾斯魯厄大學的一名正式教授。

海因里希·魯道夫·赫茲（HeinrichRudolfHertz）

赫茲以詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（JamesClerkMaxwell）的理論工作為基礎。麥克斯韋在19世紀60年代用數學***證明了電場和磁場的所有變化都會在空間引起電磁波。赫茲深信，法拉第和麥克斯韋的理論是基于這樣的想法，即充滿空氣的空間在電動力方面的表現與任何其他電介質一樣。于是他的任務變成了需要證明電磁波在空氣中的有限傳播速度。

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（JamesClerkMaxwell）

為了證明這樣的理論，他在實驗室里建立了一個由兩根帶金屬球的棒子組成的發射器，其內端有7.5毫米的間隙，外端有金屬板，它被安裝在拋物線金屬鏡的焦點上，棒子連接到一個感應線圈。在實驗室的另一端，他在另一個金屬鏡的焦點處設置了一個具有類似間隙的大線環。當感應線圈在發射器的氣隙上產生火花時，他觀察到在接收器上也會出現火花。

赫茲電磁波傳播探測實驗實物示意圖

赫茲1887年用于產生和探測無線電波的儀器原理圖如下：火花間隙發射器（左）由一個帶有火花間隙（S）的偶極子天線組成，由魯姆考夫線圈（T）的高壓脈沖供電，接收器（右）由環形天線和火花間隙組成。

赫茲電磁波傳播探測實驗原理圖

經過無數次的實驗和實驗裝置，他成功地產生了非常快的電振蕩，頻率約為80兆赫（根據今天的表達方式）。在今天這被認為屬于甚高頻（VeryHighFrequency，VHF）范圍內。通過進一步的實驗，他還發現，電波以直線傳播，可以被拋物面鏡反射，而且振動可以被折射，其波長與可見光相似。這種電磁波的傳輸和接收，后來被稱為"赫茲波"（再以后被人們稱為“無線電波”），證實了赫茲所研究的麥克斯韋的早期理論。

波的折射行為

在赫茲的實驗中，他還觀察到了“光電”效應，即在有紫外線的情況下，火花跳躍間隙的能力會增強。他沒有進一步研究這個效應，而是將他的信息提供了給其他人，這個效應在1905年被愛因斯坦賦予了理論基礎，愛因斯坦因此獲得了諾貝爾物理學獎。

愛因斯坦因光電效應理論方面的貢獻獲得了諾貝爾物理學獎

赫茲的實驗總共解釋了電波的反射、折射、偏振、干涉和速度，其他科學家和工程師將這些實驗作為他們自己進一步實驗的基礎。古列爾莫·馬可尼（GuglielmoMarconi）閱讀了赫茲關于電波和振蕩器的實驗報告，改進了實驗并改進了儀器，利用電波進行更遠距離的通信，將其用于電報和無線電通信。

古列爾莫·馬可尼（GuglielmoMarconi）

赫茲關于某些材料對波的反射而不是所有材料對波的反射的研究成果，為后人發明雷達打下了重要基礎，包括空腔磁控管的發明。這是馬庫斯·奧利芬特（SirMarcusLaurenceElwin"Mark"Oliphant）和其他人包括約翰·蘭德爾（SirJohnRandall）和哈里·布特（HarryBoot）發明的短波便攜式雷達的主要部件。空腔磁控管在第二次世界大戰中產生了巨大的影響。

空腔磁控管（本圖中為日本產）

赫茲曾在1890年12月到過英國一次，當時他被授予朗福德獎章，這是皇家學會在物理學領域每兩年頒發一次的獎項，以表彰他對電磁輻射的"杰出研究"。八年后，奧利弗-洛奇因其在物質和乙醚之間的關系方面的工作而被授予同樣的獎章，菲茨杰拉德在1899年被授予皇家學會的皇家獎章，而海維斯德和洛奇都被授予了法拉第獎章。他們的大量成就都要歸功于海因里希-赫茲的實驗工作。為了紀念他，漢堡的電視塔被正式命名為海因里希-赫茲塔。

德國漢堡市的電視塔被正式命名為海因里希-赫茲塔以紀念赫茲

德國紀念赫茲的郵票

本文為乖小熊原創，博主部分配圖，如有錯誤或不妥敬請指出。