Известные люди

»

Густав Герц

Немецкий физик Густав Людвиг Герц родился в Гамбурге в семье адвоката Густава Герца и Аугусты (Арнинг) Герц. Его дядя Рудольф Генрих Герц был одним из наиболее выдающихся физиков конца XIX в. Получив среднее образование в гамбургском Иоханнеуме, Г. в 1906 г. поступил в Геттингенский универ, где изучал математику и математическую физику у Давида Гильберта и Карла Рунге. Затем он учился в Мюнхенском университете у Арнольда Зоммерфельда, где познакомился с новой тогда квантовой теорией, и в Берлинском университете у Джеймса Франка и Роберта Поля. Там он заинтересовался экспериментальной физикой. В 1911 г. Г. защитил диссертацию в Берлинском университете об инфракрасном поглощении двуокиси углерода и получил докторскую уровень.

В 1913 г. Г. был назначен ассистентом в Физический институт при Берлинском университете, где вкупе с Франком начал к исследованию изменений энергии при столкновении атома с электроном. Их служба явилась прямым подтверждением правильности модели атома, предложенной незадолго до того Нильсом Бором, хотя они ещё не были с ней знакомы.

Согласно теории Бора, электроны могли обращаться кругом ядра только по разрешенным орбитам, каждая из которых соответствует определенному энергетическому состоянию электрона. По Бору, электрон, поглощая дискретную порцию энергии, или квант, перепрыгивает на орбиту, соответствующую больше высокой энергии и расположенную дальше от ядра. При переходе же с больше высокой на больше низкую орбиту электрон испускает квант. Энергия кванта равна разности энергий орбит. Модель Бора позволила частично растолковать загадочные до того линейчатые спектры элементов. Когда экспериментатор возбуждает газ, к примеру, пропуская сквозь него электрический разряд, атомы сбрасывают излишки энергии в форме излучения света. Атомы каждого элемента испускают свет определенных цветов, соответствующих характерным для данного элемента частотам и длинам волн. Спектроскоп позволяет поделить эти частоты и принять серию цветных линий, или линейчатый спектр, специфический для элемента. Основатель квантовой теории Макс Планк в 1900 г. доказал, что частота пропорциональна энергии кванта света. Таким образом, по теории Бора, каждая спектральная черта соответствует разности энергий между двумя орбитами. Тем самым линейчатые спектры служат своего рода ключами к атомной структуре.

Прикладывая положительное натуга к электроду, противоположному источнику электронов, Г. и Франк ускоряли электроны (отрицательно заряженные частицы) в запаянной трубке. Электроны, максимальная кинетическая энергия которых известна (она равна произведению разности потенциалов и заряда электрона) и может регулироваться, пролетали через шибко разреженные пары ртути. Другой электрод мог детектировать потерю энергии электронов, обусловленную соударениями с атомами ртути. Было обнаружено, что потери энергии пренебрежимо малы, покуда разность потенциалов не достигает 4,9 вольта. Это открытие, показав, что энергия поглощается атомом только определенными порциями, подтвердило единственный из аспектов теории Бора. Аналогичные результаты были получены и для других газов, в частности гелия и неона. Г. и Франк вычислили частоту, соответствующую кванту с энергией, равной энергии электрона 4,9 электрон-вольта, и обнаружили, что она совпадает с частотой одной из линий линейчатого спектра ртути (в ультрафиолетовом диапазоне). Но потому что теории Бора в то время исполнилось всего только немного месяцев и многое в ней было ещё неясно, Г. и Франк ошибочно интерпретировали 4,9 вольта как потенциал ионизации, т.е. как энергию, необходимую для выбивания электрона из атома. Потеря электрона нарушает нейтральность атома баланс между отрицательными электронами за пределами ядра и положительными протонами в ядре и приводит к возникновению положительно заряженного иона. Г. и Франк полагали, что ультрафиолетовая черта ртути испускается при захвате ионом электрона и заполнении вакансии. Основная задача состояла в том, что модель Бора предсказывала потенциал ионизации в 10,36 вольта.

После некоторого замешательства было достигнуто лучшее разумение модели Бора, и тогда выяснилось, что граница, о которой идет речь, соответствовала переходу электрона между двумя нижними орбитами в спектральной серии, а не потере внешнего электрона и его захвату. Величина 4,9 вольта оказалась не потенциалом ионизации, а потенциалом возбуждения, т.е. энергией (или квантом), необходимой для возбуждения электрона его перехода с одного энергетического уровня на иной, больше рослый, без отрыва его от атома. Усовершенствовав технику опыта. Г., Франк и другие исследователи измерили немного других (больше высоких) потенциалов возбуждения. Выяснилось, что полученные значения потенциалов соответствуют линиям, наблюдаемым в спектре ртути. Удалось засвидетельствовать и предсказанное Бором значимость потенциала ионизации. Г. и Франк стали первыми физиками, которым удалось прямо измерить энергию кванта.

Позднее Франк признался, что они не оценили по достоинству фундаментальное роль теории Бора, до того, что более того не упомянули о ней в своей статье. Однако Бор и его единомышленники поняли всю важность опытов Г. и Франка и неоднократно ссылались на них в подтверждение своих идей.

В 1926 г. Г. и Франку была присуждена Нобелевская премия по физике 1925 г. за открытие законов соударения электрона с атомом. Представляя лауреатов, К.В. Озеен из Шведской королевской академии наук заметил: Еще недавно никто и не помышлял о том, что атом может наличествовать в различных состояниях, каждое из которых характеризуется определенным уровнем энергии, и что этими энергетическими уровнями определяются спектральные линии... Теория Бора выдвинула эти гипотезы; методы их экспериментальной проверки разработали Г. и Джеймс Франк.

Во время первой важный войны Г. и Франк служили в германской армии. В 1915 г. Г. был нелегко ранен. После длительного лечения он в 1917 г. стал внештатным преподавателем Берлинского университета. С 1920 по 1925 г. Г. работал в физической лаборатории на заводе ламп накаливания фирмы Филипс в Эйндховене (Нидерланды). Филипс была одной из первых частных компаний, финансировавших фундаментальные исследования. В 1925 г. Г. стал профессором физики университета в Галле и директором Физического института при том же университете. Три года через Г. вернулся в Берлин на пост директора Физического института при Шарлоттенбургском техническом университете. Из научных достижений Г. этого периода наиболее значительным является разработка газодиффузионного способа разделения изотопов неона.

Когда в 1933 г. к власти в Германии пришли нацисты, Г. отказался доставить клятву на верность фюреру и в 1934 г. был вынужден покинуть в отставку. До конца второй важный войны он работал директором научно-исследовательской лаборатории фирмы Сименс и Хальске в Берлине. Неясно, зачем Г., папа которого был евреем, а первая супруга выступала супротив нацизма, разрешили занимать настолько величавый пост.

После войны Г. оказался в одной из групп немецких ученых, которые были отправлены в Советский Союз по контракту, заключенному на десять лет. Во время своего визита в Соединенные Штаты в 1939 г. Г. сказал своим друзьям, что порядок физических исследований в Америке жутко высок, но он чувствует, что был бы больше полезен в Советском Союзе. Г. надеялся, что его семье удастся влиться в советское среда. Но и Г., и другие немецкие ученые были изолированы в лабораторном комплексе. В Советском Союзе Г. возглавлял исследования по атомной энергии и радарам в лаборатории, которая находилась в Сухуми. Свой приём разделения изотопов он усовершенствовал до такой степени, что стало возможным проводить разделение в индустриальных масштабах. В 1955 г. Г. возвратился в Лейпциг, где стал профессором Университета Карла Маркса. В качестве директора Физического института при Лейпцигском университете Г. возглавлял строительством нового здания института взамен разрушенного во время войны. В 1961 г. Г. вышел в отставку и поселился в Восточном Берлине, где прожил последние 14 лет своей жизни.

В 1919 г. Г. женился на Эллен Дильман. У них родились два сына, оба позже стали физиками. В 1943 г., посредством два года вслед за тем смерти первой жены, он вступил во второй брак с Шарлоттой Йолласс. Г. был замкнутым человеком, и о его взглядах и увлечениях самое малое известно, помимо того, что он был полностью профессиональным фотографом.

Помимо Нобелевской премии Г. был удостоен многих почетных наград, в том числе медали Макса Планка Германского физического общества и Ленинской премии правительства СССР. Г. был избран членом Немецкой академии наук в Берлине и Геттингенской академии наук, а ещё академий наук Венгрии, Чехословакии и Советского Союза.

Так же читайте биографии известных людей:

Густав Малер Gustav Mahler

При жизни Малера его музыка часто недооценивалась. Симфонии Малера именовались симфоническими попурри, их осуждали за стилевой эклектизм,..
читать далее →

Густав Хольст Gustav Theodore Holst

Холст окончил школу в Челтнеме, затем изучал композицию в лондонском Королевском музыкальном колледже, где осваивал игру на тромбоне. Он намеревался..
читать далее →

Густаво Беккер Gustavo Adolfo Becquer

Адольфо Беккер псевдоним испанского писателя Густаво Адольфо Домингеса Батисты, родившегося в Севилье в семье известного художника Жозе Домингеса..
читать далее →

Густаво Бермудес Gustavo Bermudes

Густаво Бермудес - популярный аргентинский актер. Родился 21 июля 1964 года.Густаво Бермудес наиболее известен как исполнитель ролей в популярных..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий