22. 7. 1887–30. 10. 1975
Německý fyzik Gustav Ludwig Hertz se narodil 22. července 1887 v Hamburku. Proslul především experimenty, které spolu s Jamesem Franckem ukázaly, že atomy mohou přijímat energii jen po určitých kvantech. Franckův–Hertzův experiment se stal jedním z důležitých experimentálních potvrzení kvantového obrazu atomu.
Hertz byl synovcem Heinricha Hertze, po němž je pojmenována jednotka frekvence hertz. Gustav Ludwig Hertz však není nositelem názvu této jednotky; jeho jméno je spojeno hlavně s Franckovým–Hertzovým experimentem a s Nobelovou cenou za fyziku z roku 1925.
Studium a začátek vědecké práce
Hertz studoval od roku 1906 fyziku na univerzitách v Göttingenu, Mnichově a Berlíně. Studium ukončil roku 1911 doktorátem v Berlíně. V roce 1913 se stal výzkumným asistentem ve fyzikálním ústavu berlínské univerzity.
V roce 1919 se oženil s Ellen Dihlmannovou, která zemřela roku 1941. Měli spolu dva syny, z nichž oba se později věnovali fyzice. Roku 1943 se Hertz oženil podruhé s Charlotte Jollassovou.
Proč má Gustav Hertz místo mezi fyziky
Gustav Hertz má v dějinách fyziky důležité místo proto, že jeho experimentální práce dala přímou oporu kvantové představě atomu. V době, kdy se rozvíjel Bohrův model atomu, bylo potřeba ukázat, že atomy skutečně nemění energii spojitě, ale jen po určitých hodnotách. Právě to Franckův–Hertzův experiment názorně prokázal.
Hertzův význam tedy nespočívá v jednotce SI, ale v experimentu, který propojil elektrické výboje v plynech, srážky elektronů s atomy a kvantovou teorii. Jeho práce ukázala, že spektrální a atomové jevy mají měřitelný základ v diskrétních energetických stavech atomů.
Franckův–Hertzův experiment
Nejznámější Hertzova práce vznikla ve spolupráci s Jamesem Franckem. V letech 1913 a 1914 zkoumali srážky elektronů s atomy v plynech, zejména s atomy rtuti. Elektrony urychlovali elektrickým polem a sledovali, při jaké energii začnou při srážkách předávat atomům energii.
Výsledky ukázaly, že atomy rtuti nepřijímají energii libovolně spojitě. Při určité hodnotě energie elektronů se objevily nepružné srážky: elektron část energie ztratil a atom přešel do vyššího energetického stavu. Tím se experimentálně potvrdilo, že atomy mají diskrétní energetické hladiny.
Franckův–Hertzův experiment byl v souladu s Bohrovým modelem atomu a s Planckovým kvantovým pojetím energie. Patří proto mezi klasické experimenty, které pomohly převést kvantovou teorii z hypotézy na měřitelně ověřitelný popis mikrosvěta.
Nobelova cena za fyziku
V roce 1925 získali Gustav Ludwig Hertz a James Franck Nobelovu cenu za fyziku. Ocenění obdrželi za objev zákonů, kterými se řídí dopad elektronu na atom. V praxi šlo právě o výsledky Franckova–Hertzova experimentu a o důkaz diskrétních energetických stavů atomu.
Ocenění bylo významné i proto, že šlo o jedno z prvních velkých experimentálních potvrzení nové kvantové fyziky. Ukázalo, že kvantování energie není jen matematická pomůcka, ale vlastnost atomů pozorovatelná v laboratorním experimentu.
Další působení
V letech 1920–1925 působil Hertz ve fyzikální laboratoři firmy Philips v Eindhovenu. Roku 1925 se stal profesorem a ředitelem fyzikálního ústavu na univerzitě v Halle. V roce 1928 se vrátil do Berlína jako ředitel fyzikálního institutu Technické vysoké školy v Charlottenburgu.
Roku 1935 na své akademické funkce z politických důvodů rezignoval a začal pracovat ve výzkumných laboratořích firmy Siemens. Po druhé světové válce byl spolu s dalšími německými odborníky odvezen do Sovětského svazu, kde v letech 1945–1954 vedl výzkumné laboratoře související mimo jiné s jadernou technikou a separací izotopů.
Po návratu do Německé demokratické republiky působil jako profesor a ředitel fyzikálního institutu na tehdejší Univerzitě Karla Marxe v Lipsku, dnešní Univerzitě Lipsko. Zde pracoval do roku 1961, kdy odešel na odpočinek.
Ocenění a uznání
Gustav Ludwig Hertz patří k fyzikům, jejichž význam spočívá v přesném experimentu, který rozhodl o základní otázce atomové fyziky. Franckův–Hertzův experiment potvrdil diskrétní energetické hladiny atomů a stal se jedním z pilířů výuky kvantové fyziky.
Nejvýznamnějším oceněním jeho práce byla Nobelova cena za fyziku z roku 1925, kterou sdílel s Jamesem Franckem. Hertz zemřel 30. října 1975 v Berlíně.
Použity zdroje publikované na serverech NobelPrize.org, MacTutor History of Mathematics a Britannica.
Souvislosti
- Gustav Ludwig Hertz – NobelPrize.org
- The Nobel Prize in Physics 1925 – NobelPrize.org
- Gustav Ludwig Hertz – MacTutor History of Mathematics
- Franckův–Hertzův experiment – Britannica
Pojmy spojené s Hertzem
- Franckův–Hertzův experiment – experimentální důkaz diskrétních energetických hladin atomů
- Franckova–Hertzova trubice – laboratorní aparatura používaná k demonstraci kvantovaných energií atomů
- hertz – jednotka frekvence pojmenovaná po Heinrichu Hertzovi, nikoli po Gustavu Ludwigu Hertzovi
Časté otázky
- Je jednotka hertz pojmenovaná po Gustavu Hertzovi?
- Ne. Jednotka frekvence hertz je pojmenována po Heinrichu Hertzovi. Gustav Ludwig Hertz je spojen hlavně s Franckovým–Hertzovým experimentem.
- Co ukázal Franckův–Hertzův experiment?
- Ukázal, že atomy přijímají energii po určitých kvantech. Elektrony při srážkách s atomy ztrácejí energii jen tehdy, když mohou atom převést na vyšší energetickou hladinu.
- Za co dostal Gustav Hertz Nobelovu cenu?
- V roce 1925 získal spolu s Jamesem Franckem Nobelovu cenu za fyziku za objev zákonů, kterými se řídí dopad elektronu na atom.
- Jak souvisí Gustav Hertz s Bohrovým modelem atomu?
- Franckův–Hertzův experiment poskytl experimentální podporu představě, že atomy mají diskrétní energetické hladiny, což je základní myšlenka Bohrova modelu.
Navazující osobnosti na webu
- Niels Bohr – Bohrův model atomu
- Max Planck – kvantové pojetí energie
- Heinrich Hertz – elektromagnetické vlny a jednotka hertz