Heinrich Rudolf Hertz sinh ngày 22/2/1857 tại Hamburg, Đức. Cha ông là Gustav Ferdinand Hertz (một luật sư), mẹ ông là Anna Elisabeth Pfefferkorn.
Heinrich Hertz được đào tạo tại trường Gelehrtenschule des Johanneums ở Hamburg, nơi ông rất thích thú các môn khoa học. Sau đó, ông tiếp tục học ngành kỹ thuật tại các trường đại học ở Munich, Berlin dưới sự hướng dẫn của các nhà khoa học như Gustav Kirchhoff, Hermann Helmholtz về các lĩnh vực như bức xạ, quang phổ, lý thuyết mạch điện,…
Năm 1880, Hertz nhận bằng tiến sĩ từ Đại học Berlin. Năm 1883, Hertz là giảng viên vật lý lý thuyết tại Đại học Kiel và ông bắt đầu nghiên cứu lý thuyết điện từ của Maxwell. Năm 1885, Hertz là giáo sư tại Đại học Karlsruhe, nơi ông tìm ra sóng điện từ.
Heinrich Hertz kết hôn với Elisabeth Doll vào năm 1886, họ có hai con gái là Johanna và Mathilde.
Khám phá sóng điện từ
Luận án tiến sĩ của Hertz tập trung vào làm sáng tỏ và mở rộng lý thuyết điện từ được đề ra bởi nhà vật lý người Scotland James Clerk Maxwell. Maxwell là người nghiên cứu vật lý, toán học và đã xây dựng nên phương trình mà ngày nay được gọi là phương trình Maxwell.
Nghiên cứu của Hertz hướng đến chứng minh sự tồn tại của sóng điện từ, điều mà ông phải mất vài năm mới đạt được. Từ năm 1885 đến 1889, Heinrich Hertz thực hiện một loạt thí nghiệm sử dụng điện trường và từ trường để tạo ra các sóng điện từ có thể đo được. Ông đã chế tạo một thiết bị như ăng ten, để phát và thu sóng vô tuyến.
Ông chứng minh rằng, vận tốc của sóng điện từ bằng tốc độ ánh sáng; sóng điện từ có thể truyền được trong không khí. Hertz không chỉ có thể tạo ra và phát hiện những sóng này mà còn xác định được các đặc điểm của chúng, chẳng hạn như cường độ, sự phản xạ và khúc xạ. Kết quả của ông được công bố năm 1887, nhanh chóng được cộng đồng khoa học chấp nhận.
Công trình nghiên cứu của Hertz chứng tỏ rằng, sóng điện từ là sóng ngang và có thể truyền được trong chân không với tốc độ ánh sáng, đồng thời ánh sáng là một dạng bức xạ điện từ. Điều này đã được dự đoán bởi James Clerk Maxwell và Michael Faraday.
Các nghiên cứu khác
Heinrich Hertz còn tập trung vào một khái niệm gọi là hiệu ứng quang điện, xảy ra khi một vật mang điện tích bị mất đi điện tích đó rất nhanh khi nó tiếp xúc với ánh sáng, trong nghiên cứu của ông là bức xạ cực tím. Ông quan sát và mô tả hiện tượng này nhưng chưa bao giờ giải thích tại sao nó lại xảy ra. Việc đó sau này được Albert Einstein thực hiện, người đã xuất bản công trình nghiên cứu của mình về hiệu ứng này.
Những nghiên cứu của Heinrich Hertz và công trình của Albert Einstein sau này đã trở thành nền tảng cho một nhánh vật lý quan trọng gọi là cơ học lượng tử. Hertz và học trò của ông là Phillip Lenard cũng nghiên cứu tia cathode, tia được tạo ra bên trong ống chân không bằng các điện cực.
Heinrich Hertz cũng thực hiện nhiều nghiên cứu về lĩnh vực cơ học tiếp xúc. Đây là lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật cơ khí liên quan đến ứng suất mà các vật thể rắn tạo ra lẫn nhau và ma sát đóng vai trò trong tương tác giữa các bề mặt của chúng. Cơ học tiếp xúc ảnh hưởng đến thiết kế và kết cấu của các vật thể như động cơ đốt trong, miếng đệm,... Khái niệm “ứng suất Hertz” được đặt theo tên ông, mô tả ứng suất mà các vật thể phải chịu khi chúng tiếp xúc với nhau.
Hertz bỏ lỡ điều gì?
Sóng điện từ ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như thông tin di động, phát thanh, truyền hình, wifi, radar, lò vi sóng,…
Hertz phát hiện và chứng minh sự tồn tại các loại sóng điện từ này. Tuy nhiên, Hertz không nhận ra tầm quan trọng các thí nghiệm của ông. Ông làm các thí nghiệm chỉ để chứng tỏ lý thuyết của James Clerk Maxwell là đúng, mà không nghĩ các thí nghiệm của ông, đặc biệt là sóng vô tuyến, có bất kỳ giá trị thực tiễn nào!
Các nghiên cứu của ông thúc đẩy những người phát minh sau đó thử nghiệm sâu hơn nữa các khía cạnh khác của sóng vô tuyến và sự lan truyền sóng điện từ trong không khí. Chẳng hạn sử dụng sóng vô tuyến để gửi tín hiệu, tin nhắn, tạo ra điện báo, phát thanh và cuối cùng là truyền hình.
Rõ ràng, nếu không có công trình nghiên cứu của Hertz về sóng điện từ thì việc sử dụng radio, tivi, truyền hình, công nghệ di động sẽ khó phát triển nhanh như ngày nay. Khoa học về thiên văn vô tuyến cũng chịu nhiều ảnh hưởng vào công trình nghiên cứu của Heinrich Hertz.
Cuộc sống ngắn ngủi
Heinrich Hertz nghiên cứu và giảng dạy cho đến khi ông qua đời vào ngày 1/1/1894 tại Bonn, Đức, ở tuổi 37. Sức khỏe của ông bắt đầu suy giảm vài năm trước khi ông qua đời với chẩn đoán do bị nhiễm trùng, ông mất nghi do nhiễm trùng máu.
Để vinh danh Heinrich Hertz, tên ông được đặt cho đơn vị đo tần số Hertz (Hz) được xác lập năm 1930. Tần số là số lần lặp lại của một sự việc, hiện tượng trên một đơn vị thời gian (còn gọi là “chu kỳ mỗi giây”).
Ứng suất Hertz cũng mang tên ông, được sử dụng để tính toán mức độ ứng suất được tạo ra khi hai bề mặt cong tiếp xúc với nhau và biến dạng nhẹ dưới tải trọng liên quan.
