Πέμπτη, 25 Φεβρουαρίου 2021

"Δυναμική Ενέργεια πολλών σημειακών φορτίων" και "Ομογενές Ηλεκτροστατικό Πεδίο" σε pptx.

 

Φυσική B' Λυκείου Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών και Σπουδών Υγείας

Στις 51 διαφάνειες της ανάρτησης υπάρχει παρουσίαση της θεωρίας μέσα από ένα συνδυασμό κειμένου, εικόνων και υπερσυνδέσεων. Όποια λέξη ή φράση εμφανίζεται υπογραμμισμένη σε μια διαφάνεια, σημαίνει πως έχει υπερσύνδεση. 

Παρακάτω δίνω ορισμένες οδηγίες για την καλύτερη λειτουργία και χρήση των διαφανειών μιας παρουσίασης pptx. Αυτό θα γίνεται σε κάθε παρόμοια ανάρτηση.

Όταν το pptx είναι σε κατάσταση προβολής, βάζοντας το δείκτη του ποντικιού στην υπογραμμισμένη λέξη ή φράση, εμφανίζεται το "χεράκι", οπότε κάνοντας αριστερό κλικ εκεί, οδηγείστε συνήθως σε μια προσομοίωση ή βίντεο που έχει σχέση κι εξυπηρετεί την καλύτερη κατανόηση του συγκεκριμένου μαθήματος. Γι' αυτή τη διαδικασία χρειάζεται να υπάρχει σύνδεση με το διαδίκτυο.

Μετά την ανάπτυξη της θεωρίας, δίνονται διαδικτυακές διευθύνσεις-παραπομπές, όπου μπορείτε να βρείτε επιπλέον χρήσιμο εκπαιδευτικό υλικό προερχόμενο από συναδέλφους και εκπαιδευτικά ιδρύματα.

Στις τελευταίες διαφάνειες κάθε ανάρτησης υπάρχουν ερωτήσεις (διαφόρων τύπων) και ασκήσεις σχετικές με το θέμα της ανάρτησης. 

Οι αναρτήσεις pptx μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα από κάθε συνάδελφο, αρκεί να έχει κατεβάσει στον υπολογιστή του κάποιο πρόγραμμα που υποστηρίζει το powerpoint (Office ή κάτι άλλο). 

Για την παρουσίαση κάθε διαφάνειας έχω επιλέξει κάποιο χρονισμό. Γι' αυτό ο (η) χρήστης του υλικού καλό θα ήταν να έχει μελετήσει με προσοχή τον τρόπο που το κείμενο και οι εικόνες αλληλοδιαδέχονται, πριν το χρησιμοποιήσει. 

Υπάρχει περίπτωση κάποια σύμβολα να μην προβάλλονται σωστά στην οθόνη του δικού σας υπολογιστή. Ο πιο πιθανός λόγος γι' αυτό είναι η διαφορετική έκδοση του Office (pptx). Χρησιμοποιώ το MS Office 2016. 

Οι αναρτήσεις δεν είναι κωδικοποιημένες, για να μπορεί ο (η) συνάδελφος να επιφέρει αλλαγές που κρίνει ότι βελτιώνουν την εκπαιδευτική προσέγγιση του θέματος. Η αναφορά από τον (την) χρήστη, του ονόματός μου ως δημιουργού της παρουσίασης, θα με τιμούσε ιδιαίτερα! 

Εννοείται, ότι η χρήση κάθε ανάρτησης pptx δεν αφορά την εμπορική εκμετάλλευσή της. 

Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο pptx "ΔΥΝΑΜΙΚΗ  ΕΝΕΡΓΕΙΑ  ΠΟΛΛΩΝ ΣΗΜΕΙΑΚΩΝ  ΦΟΡΤΙΩΝ" και "ΟΜΟΓΕΝΕΣ  ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ  ΠΕΔΙΟ"  από   ΕΔΩ  ή  ΕΔΩ.

Καλή συνέχεια στις προσπάθειές σας.

Δευτέρα, 22 Φεβρουαρίου 2021

Σαν σήμερα... 1857, γεννήθηκε ο Γερμανός φυσικός Heinrich Hertz.

Heinrich Rudolf Hertz

Σαν σήμερα, στις 22 Φεβρουαρίου 1857, γεννήθηκε στο Αμβούργο της Γερμανίας ο Heinrich Rudolf Hertz (Χάινριχ Ρούντολφ Χερτζ), ο φυσικός που πρώτος πέτυχε την εκπομπή, μετάδοση και λήψη ραδιοκυμάτων.
Ο πατέρας του, Gustav Ferdinand Hertz, ήταν δικηγόρος και αργότερα γερουσιαστής στην αυτόνομη πόλη του Αμβούργου. Ήταν εβραϊκής καταγωγής, αλλά είχε ασπαστεί τον Λουθηρανισμό. Η μητέρα του Anna Elisabeth Pfefferkorn είχε πατέρα γιατρό και προερχόταν από οικογένεια Λουθηρανών ιερωμένων. Ο Χάινριχ ήταν ο μεγαλύτερος από τα παιδιά της οικογένειας έχοντας τρεις αδελφούς, τον Gustav Theodor, τον (επίσης) Rudolf, τον Otto και μία αδελφή, την Melanie.  

Ο Χάινριχ το 1865. 

Στην ηλικία των 6 ετών ξεκίνησε την εκπαίδευσή του στο ιδιωτικό σχολείο του Dr. Wichard Lange, ενός γνωστού παιδαγωγού της εποχής στο Αμβούργο. Ο νεαρός Χάινριχ είχε πολύ καλή επίδοση σ' αυτό το σχολείο με το πολύ ανταγωνιστικό μαθησιακό περιβάλλον, αλλά στην ηλικία των 15 ετών η οικογένειά του αποφάσισε να συνεχίσει μαθήματα στο σπίτι για να διδαχτεί ελληνικά και λατινικά, γλώσσες απαραίτητες για την συνέχιση των σπουδών στο πανεπιστήμιο. Ήδη, από την ηλικία των 11 ετών, η μητέρα του Χάινριχ είχε προσλάβει καθηγητή σχεδίου για τον γιο της, διακρίνοντας ιδιαίτερες ικανότητες σ' αυτόν. 
Στο σχολείο παρουσίασε εξαιρετικές επιδόσεις στις επιστήμες και στις ξένες γλώσσες, μαθαίνοντας αραβικά και σανσκριτικά. Μάλιστα, ο καθηγητής Redslob που του δίδασκε αραβικά, είχε πει στον πατέρα του Χάινριχ ότι δεν είχε συναντήσει πάλι παιδί με τέτοιο φυσικό ταλέντο στην εκμάθηση ξένων γλωσσών. Παράλληλα, τα βράδια του άρεσε να φτιάχνει μόνος του συσκευές με τις οποίες έκανε πειράματα φυσικής και χημείας.
Στην ηλικία των 17 ετών φοίτησε για ένα χρόνο στο σχολείο Gelehrtenschule des Johanneums του Αμβούργου, για να μπορέσει να προετοιμαστεί για τις εξετάσεις στο πανεπιστήμιο.

Ο Χάινριχ (όρθιος) σε ηλικία 12 ετών 
με την υπόλοιπη οικογένειά του.

Ξεκίνησε με σπουδές αρχιτεκτονικής στην Φρανκφούρτη, όπου το πρωί δούλευε σε αρχιτεκτονικό γραφείο και το βράδυ διάβαζε φυσική από γερμανικά και ελληνικά (στο πρωτότυπο) βιβλία. Γρήγορα βαρέθηκε την αρχιτεκτονική και το 1876, σε ηλικία 19 ετών, ξεκίνησε να σπουδάζει μηχανικός στο Πανεπιστήμιο της Δρέσδης.

Σε λίγους μήνες άφησε την αρχιτεκτονική και πήγε να υπηρετήσει στο στρατό, εκτελώντας  υποχρεωτική θητεία για ένα χρόνο .

Τελειώνοντας με τον στρατό τον Οκτώβριο του 1877, σε ηλικία 20 ετών, γράφτηκε στο Πολυτεχνείο του Μονάχου για να συνεχίσει σπουδές μηχανικού. Όμως, δεν άντεξε περισσότερο από ένα μήνα. Αποφάσισε ότι η μεγάλη του αγάπη ήταν η ΦΥΣΙΚΗ κι έτσι παρακολούθησε στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου εφαρμοσμένα μαθηματικά, μηχανική, πειραματική φυσική και πειραματική χημεία.
Μετά από ένα χρόνο σπουδών στο Μόναχο, αποφάσισε να συνεχίσει στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, επειδή εκεί υπήρχαν καλύτερα εργαστήρια από αυτά του Μονάχου. 

Χρωματισμένη φωτογραφία του Χερτζ σε ηλικία 21 ετών.

Σε ηλικία 21 ετών ο Χερτζ ξεκίνησε να δουλεύει στο εργαστήριο του εξαιρετικού φυσικού  Hermann von Helmholtz. Ο Helmholtz διακρίνοντας το ταλέντο του Χερτζ του ανάθεσε την μελέτη ενός προβλήματος για την λύση του οποίου το Πανεπιστήμιο του Βερολίνου προσέφερε και βραβείο. Το ερώτημα του προβλήματος συνοπτικά έλεγε: "Does electricity move with inertia?" ("Παρουσιάζεται αδράνεια κατά την κίνηση του ηλεκτρισμού;") ή κατά τον ίδιο τον Χερτζ: "Does electric current have kinetic energy?" ("Το ηλεκτρικό ρεύμα έχει κινητική ενέργεια;").
Τον Αύγουστο του 1879 ο Χερτζ κέρδισε το βραβείο δίνοντας απάντηση στο πρόβλημα. Παρουσίασε μια σειρά ευαίσθητων πειραμάτων με τα οποία αποδείκνυε ότι αν το ηλεκτρικό ρεύμα έχει κάποια μάζα, αυτή θα πρέπει να είναι απίστευτα μικρή. Να πάρουμε υπόψη μας το γεγονός ότι ο J. J. Thomson ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο 18 χρόνια αργότερα, το 1897. Η εργασία που του έδωσε το βραβείο δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση Annalen der Physik.

Ο Χάινριχ Χερτζ στη διάρκεια
της στρατιωτικής του θητείας.

Τον Φεβρουάριο του 1880 πήρε το διδακτορικό του στη φυσική από το Πανεπιστήμιο Βερολίνου έχοντας ως θέμα της διατριβής του την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Αμέσως ο  Helmholtz τον έκανε βοηθό καθηγητή και τον κράτησε κοντά του στο εργαστήριο. Στη διάρκεια των τριών χρόνων που έμεινε εκεί δημοσίευσε 15 εργασίες σε επιστημονικά περιοδικά.
Το 1883 με την βοήθεια του Helmholtz πήρε θέση λέκτορα θεωρητικής φυσικής στο  Πανεπιστήμιο του Κιέλου κι εκεί ασχολήθηκε θεωρητικά με τις εξισώσεις του Maxwell
Tο 1885, θέλοντας πολύ να επιστρέψει στην αγαπημένη του πειραματική απασχόληση, αποδέχτηκε θέση καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούης, επειδή είχε πολύ καλά εργαστήρια. Εκεί, ψάχνοντας να ανακαλύψει το επόμενο πειραματικό του αντικείμενο, θυμήθηκε μια παλαιότερη πρόταση που του είχε κάνει ο Helmholtz, να αποδείξει πειραματικά την θεωρία του Maxwell. Έτσι, ξεκίνησε την πειραματική του προσπάθεια και τελικά η ιδέα ήρθε με την μορφή ενός σπινθήρα.

Ο Χερτζ στο εργαστήριό του στην Καρλσρούη
(ίσως λίγους μήνες πριν πάει
στο Πανεπιστήμιο της Βόννης).

Τον Οκτώβριο 1886 κι ενώ παρουσίαζε στους φοιτητές του παραγωγή ηλεκτρικών σπινθήρων, άρχισε να σκέφτεται την επίδραση των σπινθήρων σε ηλεκτρικά κυκλώματα. 
Ξεκίνησε μια σειρά πειραμάτων, δημιουργώντας σπινθήρες με διαφορετικούς τρόπους. Ανακάλυψε κάτι καταπληκτικό. Οι σπινθήρες παρήγαγαν μια επαναλαμβανόμενη ηλεκτρική δόνηση ανάμεσα στα ηλεκτρικά καλώδια. Η δόνηση κινείτο μπροστά και πίσω συχνότερα από μία φορά κάθε δευτερόλεπτο και ήταν κάτι που δεν είχε ξαναπαρατηρήσει ο Χερτζ.
Ήξερε ότι οι δονήσεις προκαλούνταν από τα ταχέως επιταχυνόμενα και επιβραδυνόμενα ηλεκτρικά φορτία. Αν η θεωρία του Maxwell ήταν σωστή, αυτά τα φορτία θα ακτινοβολούσαν ηλεκτρομαγνητικά κύματα που θα περνούσαν μέσα από τον αέρα ακριβώς όπως κάνει το φως.
Τον Νοέμβριο του 1886 ο Χερτζ κατασκεύασε μια συσκευή όπως αυτή που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Ο Ταλαντωτής. Στα άκρα υπάρχουν δύο κοίλες σφαίρες από
ψευδάργυρο με διάμετρο 30 εκ. Η κάθε σφαίρα συνδέεται με
 χάλκινο σύρμα που φτάνει περίπου μέχρι το μέσο της μεταξύ
 των απόστασης. Ανάμεσα στα δύο σύρματα υπάρχει κενό,
όπου εκεί ανάμεσα δημιουργείται σπινθήρας.

Εφάρμοσε υψηλή τάση εναλλασσόμενου ρεύματος στο κενό, ανάμεσα στα δύο χάλκινα σύρματα και δημιούργησε σπινθήρες. Οι σπινθήρες προκάλεσαν έντονους παλμούς ηλεκτρικού ρεύματος μέσα στα καλώδια χαλκού. Αυτοί οι παλμοί ταλαντώθηκαν μέσα στα καλώδια με ρυθμό περίπου 100 εκατομμυρίων ανά δευτερόλεπτο.
Όπως είχε προβλέψει ο Maxwell, τα ταλαντούμενα ηλεκτρικά φορτία παρήγαγαν ηλεκτρομαγνητικά κύματα (ραδιοκύματα) τα οποία απλώνονταν μέσω του αέρα γύρω από τα καλώδια. Ορισμένα από τα κύματα έφταναν σε βρόχο χάλκινου σύρματος σε απόσταση 1,5 μέτρο, προκαλώντας ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα σε αυτό. Αυτή η ροή ρεύματος προκαλούσε σπινθήρες σ' ένα κενό του βρόχου. 
Αυτός ήταν ένας πειραματικός θρίαμβος για τον Χερτζ. Είχε καταφέρει να παράξει και ανιχνεύσει  ραδιοκύματα. Είχε καταφέρει να μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια, μέσω του αέρα, από μια συσκευή σε μία άλλη που βρισκόταν σε απόσταση ένα μέτρο μακριά. Και όλα αυτά χωρίς οι συσκευές να συνδέονται με σύρματα.

Το ζεύγος Χερτζ τη χρονιά που παντρεύτηκαν (1886).

Τα επόμενα τρία χρόνια, με μια σειρά από λαμπρά πειράματα, ο Χερτζ επιβεβαίωσε πλήρως τη θεωρία του Maxwell. Έδειξε πέρα από κάθε αμφιβολία ότι η συσκευή του παρήγαγε ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αποδεικνύοντας ότι η ενέργεια που ακτινοβολεί από τους ηλεκτρικούς ταλαντωτές του μπορεί να αντανακλάται, να διαθλάται, να περιθλάται και να παράγει στάσιμα κύματα όπως το φως.
Τα πειράματα του Hertz απέδειξαν ότι τα ραδιοκύματα και τα φωτεινά κύματα ήταν μέρος της ίδιας οικογένειας, την οποία σήμερα αποκαλούμε ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Το 1886, σε ηλικία 29 ετών όταν ο Χερτζ ήταν στην Καρλσρούη, παντρεύτηκε  την  Elisabeth Doll που ήταν λέκτορας γεωμετρίας στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούης. Απέκτησαν δύο κόρες, την Johanna και την MathildeΗ Mathilde έγινε βιολόγος, ακολουθώντας τα επιστημονικά βήματα των γονέων της.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1930, η χήρα του Χερτζ με τις δύο κόρες της διέφυγαν από το ναζιστικό καθεστώς βρίσκοντας καταφύγιο στην Αγγλία.

Τον Απρίλιο του 1889 ο Χερτζ τοποθετήθηκε ως καθηγητής φυσικής και διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσικής στη Βόννη, θέση που κράτησε μέχρι το θάνατό του. Σ' αυτό το διάστημα ασχολήθηκε με τη θεωρητική μηχανική και το αποτέλεσμα της εργασίας του εκδόθηκε σε βιβλίο με τίτλο "Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange" ("Οι αρχές της Μηχανικής παρουσιασμένες μ' ένα καινούριο τρόπο") το 1894, μετά το θάνατό του.   

Οι κόρες του ζεύγους Χερτζ, Johanna και Mathilde.

Ο Χερτζ είχε δείξει από πολύ νωρίς ενδιαφέρον για την μετεωρολογία, ίσως επηρεασμένος από τον Wilhelm von Bezold, όταν το καλοκαίρι του 1878 τον είχε καθηγητή σ' ένα εργαστηριακό τμήμα στο Πολυτεχνείο του Μονάχου. Βέβαια η συνεισφορά του σ' αυτό το επιστημονικό πεδίο δεν είχε κάτι το εξαιρετικό, εκτός από μερικά άρθρα που έγραψε την εποχή που ήταν βοηθός του Helmholtz στο Βερολίνο.

Το κύριο έργο του Χερτζ είχε να κάνει με την προσέγγιση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και την πειραματική επιβεβαίωση της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του  James Maxwell.

Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. 
Φωτόνια υπεριώδους ακτινοβολίας μεταφέρουν το απαραίτητο 
ποσό ενέργειας για να εξαχθούν ηλεκτρόνια από ένα μέταλλο.

Ο Χερτζ συνέβαλε στην εμπέδωση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου (το οποίο εξηγήθηκε από άλλους αργότερα) όταν πρόσεξε ότι ένα φορτισμένο αντικείμενο χάνει το φορτίο του πιο εύκολα όταν φωτίζεται με υπεριώδες φως
Το 1887 έκανε παρατηρήσεις πάνω στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και στην εκπομπή και λήψη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, τις οποίες δημοσίευσε στο επιστημονικό περιοδικό Annalen der Physik

Η πειραματική συσκευή που χρησιμοποίησε ο Χερτζ 
για την παραγωγή και εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. 
(Deutsches Museum, Μόναχο)

Νωρίτερα, το 1886, ο Χερτζ είχε κατασκευάσει μια διπολική κεραία, η οποία εξέπεμπε και λάμβανε ραδιοσυχνότητες. 
Το 1887 πειραματίστηκε με τα ραδιοκύματα στο εργαστήριό του. Μέσω πειραμάτων, απέδειξε ότι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν στον χώρο για κάποια απόσταση. Αυτό είχε προβλεφθεί από τον James Maxwell και τον Michael Faraday
Με τη διαμόρφωση της συσκευής του, τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά πεδία μπορούσαν να εκπέμψουν ακτίνες χωρίς καλώδια, σαν εγκάρσια κύματα. Ο Χερτζ είχε τοποθετήσει τον ταλαντωτή περίπου 12 μέτρα μακριά από ένα τσίγκινο πιάτο (ανακλαστήρας) για να δημιουργήσει σταθερά κύματα. Κάθε κύμα ήταν περίπου 4 μέτρα. Χρησιμοποιώντας έναν ανιχνευτή, κατέγραψε την ποικιλία στις διαστάσεις και την κατεύθυνση του κύματος. Ο Χερτζ μέτρησε τα κύματα του Maxwell και κατέδειξε ότι η ταχύτητα των ραδιοκυμάτων ήταν ίση με την ταχύτητα του φωτός. Μέτρησε ακόμη την ένταση και την πολικότητα του ηλεκτρικού πεδίου. Ο Χερτζ βρήκε ακόμη ότι τα ραδιοκύματα, ενώ μπορούσαν να μεταδοθούν από διαφορετικά είδη υλικών, από κάποια άλλα πάθαιναν ανάκλαση. 
Αυτή υπήρξε η κεντρική ιδέα που οδήγησε στη δημιουργία του ραντάρ αργότερα. 

Αναμνηστική προτομή του Χάινριχ Χερτζ 
στο Πανεπιστήμιο της Καρλσρούης.

Στην εποχή του ο Χερτζ δεν μπόρεσε ποτέ να κατανοήσει  τη σημασία των πειραματικών αποτελεσμάτων του. Ερωτώμενος για τις πρακτικές εφαρμογές των ανακαλύψεών του, είχε απαντήσει: "Καμία, υποθέτω".

Το 1892, ο Χερτζ ξεκίνησε να πειραματίζεται και κατέδειξε ότι οι καθοδικές ακτίνες  μπορούν να διεισδύσουν σε πολύ λεπτά μεταλλικά φύλλα (π.χ. αλουμινίου). Ο μαθητής του Philipp Lenard  (Νόμπελ Φυσικής 1905) διερεύνησε περαιτέρω το φαινόμενο των ακτίνων. Δημιούργησε μια εκδοχή του καθοδικού σωλήνα και μελέτησε τη διείσδυση ακτίνων Χ σε διάφορα υλικά. Ωστόσο, ο Lenard δεν συνειδητοποίησε ποτέ ότι παρήγαγε ακτίνες Χ.

Το 1892, ο Χερτζ διαγνώστηκε με κακοήθη όγκο στα οστά και υπεβλήθη σε αρκετές επεμβάσεις. Πέθανε από σηψαιμία την 1η Ιανουαρίου 1894, σε ηλικία μόλις 37 ετών, στη Βόννη. 

Αναμνηστικό γραμματόσημο της Ομοσπονδιακής Γερμανίας
για τα 100 χρόνια από τη γέννηση του Χερτζ (έκδοση 22/2/1957).

Όταν οι ναζί πήραν την εξουσία στη Γερμανία κατέβασαν το πορτραίτο του Χάινριχ Χερτζ από το Δημαρχείο του Αμβούργου, όπου είχε αναρτηθεί προς τιμή του, παρά το γεγονός ότι είχε αποβιώσει πριν από πολλά χρόνια και σε όλη του τη ζωή ήταν Χριστιανός Λουθηρανός (αφού ο πατέρας του είχε αλλάξει θρήσκευμα από το 1834, πριν τη γέννηση του Χάινριχ).

Το 1930, η Διεθνής Επιτροπή Ηλεκτροτεχνίας (IEC), προς τιμή του Hertz, έδωσε το όνομά του στη μονάδα συχνότητας στο σύστημα μονάδων SI. Το 1960, η Διεθνής Σύνοδος Μέτρων και Σταθμών (CGPM) αποδέχτηκε επίσημα το 1Hz (1 Χερτζ) ως μονάδα συχνότητας στο SI, αντικαθιστώντας το όνομα "κύκλοι ανά δευτερόλεπτο" (c/s).

Το εξώφυλλο του βιβλίου 
"Heinrich Hertz: Memoirs, Letters, Diaries"
(Δεύτερη έκδοση San Francisco Press, 1977). 

Επιμέλεια από την κόρη του Mathilde Hertz.
Η 1η έκδοση είχε γίνει το 1927 με την επιμέλεια της Johanna Hertz.

Το 1928 δημιουργήθηκε στο Βερολίνο το "Ινστιτούτο Heinrich-Hertz για την Έρευνα Ταλαντώσεων". Σήμερα αυτό είναι γνωστό με το όνομα "Fraunhofer Ινστιτούτο Τηλεπικοινωνιών, Ινστιτούτο Heinrich Hertz" (HHI).
Από το 1987, το "Ινστιτούτο των Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών" (IEEE) προσφέρει κάθε χρόνο το "Μετάλλιο Heinrich Hertz" για διακεκριμένες εργασίες στα  ερτζιανά κύματα.
Ένας κρατήρας στην αθέατη πλευρά της σελήνης έχει πάρει επίσης το όνομά του.
Πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο έχουν τιμήσει το όνομά του με διάφορους τρόπους.
Το 2012, στα 155α γενέθλια του Hertz, η Google τον τίμησε μ' ένα χαρακτηριστικό doodle.

Καλλιτεχνικό σχέδιο του δορυφόρου Heinrich Hertz
που έχει προγραμματιστεί για εκτόξευση το 2021.

Τον Ιούλιο του 2017, η Γερμανική Διαστημική Υπηρεσία (DLRυπέγραψε συμβόλαιο με την εταιρεία OHB Systems για την κατασκευή ενός πειραματικού τηλεπικοινωνιακού  δορυφόρου που θα πάρει το όνομα "Heinrich Hertz". Υπολογίζεται ότι η εκτόξευση του δορυφόρου θα γίνει το 2021.
  • Φωτογραφικό αρχείο για τον Heinrich Hertz.
  • Το πείραμα του Hertz για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. (αγγλικά, 6:31)

Παρασκευή, 19 Φεβρουαρίου 2021

Σαν σήμερα... 1889, γεννήθηκε ο Άγγλος φυσικός Ernest Marsden.

Sir Ernest Marsden

Σαν σήμερα, στις 19 Φεβρουαρίου 1889, γεννήθηκε στο Rishton του Λανκασάιρ στην Αγγλία, ο διακεκριμένος Άγγλος πειραματικός φυσικός Sir Ernest Marsden (Έρνεστ Μάρσντεν). O Μάρσντεν έχει αναγνωριστεί διεθνώς, αρχικά ως συνεργάτης του Ernest  Rutherford, σε μια συνεργασία που οδήγησε στην ανακάλυψη νέων θεωριών σχετικά με τη δομή του ατόμου και στη συνέχεια ως σημαντικό μέλος της επιστημονικής κοινότητας  στη Νέα Ζηλανδία.


Ο Μάρσντεν την περίοδο της αποφοίτησής του.

Οι γονείς του Έρνεστ ήταν ο Thomas Marsden που δούλευε ως υφαντής βαμβακερών και η Phoebe Holden.
Ο Έρνεστ πήγε σχολείο στο Queen Elizabeth's Grammar School στο  Μπλάκμπερν.     
Γράφτηκε στο τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, όπου το 1909, σε ηλικία 20 ετών, συνάντησε τον Ράδερφορντ και άρχισε να εργάζεται υπό την επίβλεψή του. Πριν ακόμη πάρει το πτυχίο του, έστησαν με τον Hans Geiger, το περίφημο "πείραμα  Geiger - Marsden" ή αλλιώς "το πείραμα με το φύλλο χρυσού", πάντα κάτω από την εποπτεία του Ράδερφορντ.
Αυτό το πείραμα οδήγησε το 1911 τον Ράδερφορντ στη διατύπωση μιας νέας θεωρίας για την δομή του ατόμου ("πλανητικό μοντέλο").

Σκέδαση σωματιδίων α από φύλλο χρυσού. Σχηματική
 αναπαράσταση του πειράματος Geiger - Marsden. 
(Από Νικόλαος Δ. Κλούρας, Καθηγητής Παν. Πατρών)

Η συσκευή που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα ήταν μια πρώιμη έκδοση αυτού που αργότερα θα γινόταν ο μετρητής Γκάιγκερ.
Το 1914 πήρε το διδακτορικό του με θέμα σχετικό με την εργασία που προανέφερα.

Ο Ράδερφορντ (στη μέση, 4ος καθιστός από δεξιά)
με το προσωπικό των εργαστηρίων που ήταν υπεύθυνος.
Ο Marsden βρίσκεται 2ος από δεξιά, στην τελευταία σειρά.
(Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ 1910) 

Ένα χρόνο νωρίτερα, στις 4 Αυγούστου 1913, παντρεύτηκε στο Rishton την Margaret Sutcliffe που ήταν δασκάλα. Έζησαν μαζί μέχρι το θάνατό της, στις 7 Νοεμβρίου 1956, έχοντας αποκτήσει μία κόρη κι ένα γιο.
Το 1915, κατόπιν σύστασης του Ράδερφορντ, μετακόμισε οικογενειακά στο Πανεπιστήμιο Victoria  στο Ουέλινγκτον της Νέας Ζηλανδίας, όπου αντικατέστησε τον καθηγητή Φυσικής Thomas Laby.

Η Βασιλική Ένωση της Ν. Ζηλανδίας στην ετήσια συνάντηση
του συμβουλίου της στις 16 Μαΐου 1934. Στην άκρη αριστερά 

διακρίνεται ο Μάρσντεν. (τότε Γραμματέας του DSIR).

Στη διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Μάρσντεν πολέμησε στη Γαλλία ως μηχανικός. Μετά τον πόλεμο επέστρεψε στη θέση του στο πανεπιστήμιο, στη Ν. Ζηλανδία. 
Το 1922 άφησε την πανεπιστημιακή έρευνα και αποδέχτηκε τον διορισμό του, αρχικά ως βοηθός διευθυντής εκπαίδευσης και στη συνέχεια το 1926, ως Γραμματέας της Νέας Ζηλανδίας, στο νεοσύστατο Τμήμα Επιστημονικής και Βιομηχανικής Έρευνας (DSIR). Η δουλειά του Τμήματος ήταν η παροχή βοήθειας στον πρωτογενή κλάδο της οικονομίας και ο Μάρσντεν εργάστηκε για την οργάνωση της έρευνας ιδίως στον τομέα της γεωργίας.

Μέλη του Συμβουλίου Ερευνών της Ν. Ζηλανδίας το 1936.
Ο Μάρσντεν είναι καθιστός, 2ος από δεξιά. 

Το 1939 πρωτοστάτησε στην μη ιατρική χρήση ραδιοϊσοτόπων στη Νέα Ζηλανδία και πραγματοποίησε μια σειρά πειραμάτων για να προσδιοριστεί ο ρόλος του κοβαλτίου στο μεταβολισμό των ζώων. 

Στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο τού δόθηκε ο τίτλος του διευθυντή των επιστημονικών ερευνών και ανέλαβε την κινητοποίηση του επιστημονικού δυναμικού της Ν. Ζηλανδίας. Κατά τη διάρκεια του πολέμου εργάστηκε στην έρευνα για την ανάπτυξη του ραντάρ, ενώ παράλληλα δημιούργησε μια ομάδα νέων επιστημόνων από τη Ν. Ζηλανδία που συμμετείχαν στο "Πρόγραμμα Μανχάταν", το αμερικανικό σχέδιο για την δημιουργία της πρώτης ατομικής βόμβας. 

Το 1954 συνταξιοδοτήθηκε και εγκαταστάθηκε στο Ουέλινγκτον της Ν. Ζηλανδίας. Αντιτάχθηκε στις δοκιμές και στην ανάπτυξη των πυρηνικών όπλων και ασχολήθηκε με τις επιπτώσεις της ραδιενέργειας στην ατμόσφαιρα.

Ο Έρνεστ Μάρσντεν τη δεκαετία του '40.

Στις 26 Ιουλίου 1958 παντρεύτηκε στο Eastbourne του Ουέλινγκτον την Joyce Winifred Chote, η οποία τα προηγούμενα 30 χρόνια ήταν γραμματέας του.

Το 1966, την ίδια χρονιά που η Γαλλία άρχισε τις πυρηνικές δοκιμές στην περιοχή του Ειρηνικού, ο Μάρσντεν υπέστη εγκεφαλικό επεισόδιο που τον άφησε καθηλωμένο σε αναπηρικό καροτσάκι. 
Ο Έρνεστ Μάρσντεν πέθανε στις 15 Δεκεμβρίου 1970, σε ηλικία 81 ετών, στο σπίτι του στο Lowry Bay, στις ακτές του  Ουέλινγκτον της Ν. Ζηλανδίας. 

Τιμήθηκε επανειλημμένα από τις αρχές και τον επιστημονικό κόσμο της Βρετανίας και της Ν. Ζηλανδίας. Το 1946 έγινε μέλος της Βασιλικής Ένωσης του Λονδίνου και το 1947 μέλος της  Βασιλικής Ένωσης της Ν. Ζηλανδίας.

Ο Σερ Έρνεστ Μάρσντεν και η 2η σύζυγός του Joyce Winifred Chote
στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ τον Σεπτέμβριο 1961.
Ο Μάρσντενείχε προεδρεύσει στο διεθνές συνέδριο που είχε γίνει
στο πανεπιστήμιο για να τιμηθεί η μνήμη του Ράδερφορντ.
(Από τη συλλογή Alexander Turnbull Library)

Το 1994 δημιουργήθηκε στη Βασιλική Ακαδημία της Ν. Ζηλανδίας το Ίδρυμα Marsden για βασική έρευνα.
  • Το αρχείο του Sir Ernest Marsden στην Εθνική Βιβλιοθήκη της Ν. Ζηλανδίας.
  • Κείμενο (pdf) με τίτλο "New Zealand scientists and the atomic bomb" ("Οι επιστήμονες της Ν. Ζηλανδίας και η ατομική βόμβα") από την Rebecca Priestley

Πέμπτη, 18 Φεβρουαρίου 2021

Σαν σήμερα... 1745, γεννήθηκε ο εφευρέτης της ηλεκτρικής μπαταρίας Alessandro Volta.


Κόμης Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta

Σαν σήμερα, στις 
18 Φεβρουαρίου 1745, γεννήθηκε στο Κόμο της Λομβαρδίας, στη βόρειο Ιταλία, ο  κόμης Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (Βόλτα), ο οποίος είναι περισσότερο γνωστός για την εφεύρεση της ηλεκτρικής μπαταρίας. 

O Alessandro ήταν γόνος καθολικής και αριστοκρατικής, αλλά πτωχευμένης πολυμελούς οικογένειας. Γονείς του ήταν ο κόμης Filippo Volta και η κόμισα Maria Maddalena Inzaghi. Τα αδέλφια του ήταν η Chiara, ο Giovanni, η Marianna, ο Luigi και ο Gian Domenico. 

Το σήμα της οικογένειας Volta.

Μεγάλωσε στο σπίτι του Ludovico Monte που ήταν κατασκευαστής βαρομέτρων.
Μικρός δεν έδειξε ιδιαίτερες ικανότητες, αντίθετα εμφανιζόταν "αργόστροφος" και δεν είχε μιλήσει μέχρι τα τέσσερα χρόνια του. Στα επτά του χρόνια είχε πλέον καταφέρει να μιλά κανονικά και είχε αρχίσει να ξεχωρίζει ανάμεσα στους συμμαθητές του στο σχολείο. Αυτή η ξαφνική πρόοδος του Alessandro μετά τα τέσσερα ξάφνιασε την οικογένειά του και έκανε τον πατέρα του να πει αργότερα: "Είχα ένα διαμάντι στο σπίτι και δεν το ήξερα".

Το σπίτι που γεννήθηκε ο Volta στο Κόμο.

Στην ηλικία των 13 ετών ο Alessandro έχασε τον πατέρα του και την επιμέλειά του ανέλαβε ο θείος του που είχε το ίδιο όνομα με τον ανηψιό του. Η εκπαίδευσή του ήταν κατ' οίκον, με παράλληλη παρακολούθηση του σχολείου των Ιησουιτών στο Κόμο. Έδειξε ιδιαίτερη ικανότητα στην εκμάθηση ξένων γλωσσών. Μιλούσε άπταιστα λατινικά και γαλλικά, έμαθε να διαβάζει άριστα γερμανικά, ολλανδικά και ισπανικά, αλλά ακόμη ρωσικά και αρχαία ελληνικά. Του άρεσε να συνθέτει ποιήματα και επιπλέον έδειξε ενδιαφέρον για τη χημεία.
Αφού άφησε τους Ιησουίτες, ολοκλήρωσε το σχολείο στο Benzi Royal Seminary στο Κόμο, όπου συνδέθηκε φιλικά με τον κληρικό Giulio Cesare Gattoni, που αργότερα τον πήρε υπό την προστασία του. Παρά το γεγονός ότι η οικογένεια τον προόριζε για δικηγόρο και ο προσανατολισμός των σπουδών του ήταν σ' αυτή την κατεύθυνση, με την πάροδο του χρόνου έδειξε μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τη Φυσική και τη Χημεία.

(Πιθανό) πορτραίτο του νεαρού Volta με τον
Ιησουίτη μοναχό Girolamo Bonesi.
(Ελαιογραφία που αποδίδεται στον Martin Knoller)

Το 1763, παρότι μέχρι τότε δεν είχε καμιά πειραματική εμπειρία, ξεκίνησε αλληλογραφία με τον Γάλλο φυσικό και έμπειρο πειραματικό στον ηλεκτρισμό, τον αβά Jean-Antoine Nolletπου ήταν εγκαταστημένος στο Παρίσι.    
Από το 1765 ο Gattoni, του οποίου η κατοικία ήταν ένας μεγάλος πύργος, επέτρεψε στον νεαρό Volta να χρησιμοποιεί τις επιστημονικές συσκευές και τα βιβλία του για να κάνει έρευνα, ιδιαίτερα στον ηλεκτρισμό. 
Στις 18 Απριλίου 1769, ο Volta έστειλε την εργασία του "De vi attractiva ignis electrici" ("Η ελκτική δύναμη της ηλεκτρικής φωτιάς(!)") στον πατέρα Giovanni Battista Beccaria, καθηγητή Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τορίνο και πιο σημαντικό πειραματιστή της εποχής σε πειράματα στατικού ηλεκτρισμού. Στην εργασία ασχολείτο με την ελκτική δύναμη του ηλεκτρικού ρευστού και την είχε αφιερώσει στον καθηγητή Beccaria.

Η Maria Teresa Alonsa Peregrini,
σύζυγος του Alessandro Volta.

Τον Ιούλιο 1771 δημοσίευσε τη δεύτερη εργασία του πάνω στη «λουγδουνική λάγηνο», έναν νέο βελτιωμένο τύπο ηλεκτροσκοπίου, που την αφιέρωσε στον καθηγητή Lazzaro Spallanzani του  Πανεπιστημίου της Παβία.
Το επίτευγμα αυτό, το 1774, του χάρισε τον τίτλο του καθηγητή Φυσικής στο Royal School (Βασιλικό Σχολείο) του Κόμο.
Ένα χρόνο αργότερα, στις 3 Ιουνίου 1775, μ' ένα σύντομο γράμμα ο Volta ανακοίνωσε την ανακάλυψη της περίφημης συσκευής του με το όνομα "ηλεκτροφόρος". Θεωρούσε αυτή την κατασκευή ως μια διαρκή αποθήκη ηλεκτρικών φορτίων που η λειτουργία της στηριζόταν περισσότερο στην αρχή της ηλεκτροστατικής επαγωγής, παρά στη μέχρι τότε γνωστή ηλεκτροστατική τριβή.  

Τα παραπάνω σχέδια με συστοιχίες ηλεκτρικών στηλών (μπαταρίες)
συνόδευαν την εργασία του Volta με τίτλο "On the Electricity
Excited by the Mere Contact of Conducting Substances of Different
Kinds" στο περιοδικό Philosophical Transactions of the Royal
Society
. Το κείμενο που ήταν στα γαλλικά, είχε σταλεί στον
  Sir Joseph Banks
δημοσιεύτηκε την 1η Ιανουαρίου 1800
και παρουσίαζε 
την εφεύρεση της στήλης με υγρό (wet pile). 

Στα χρόνια μεταξύ 1776 και 1778, ο Volta μελέτησε τη χημεία των αερίων. Ερεύνησε και ταυτοποίησε επιστημονικά το αέριο μεθάνιο, αφού είχε διαβάσει μια εργασία του Benjamin Franklin  σχετικά με τα "εύφλεκτα αέρια". 
Το Νοέμβριο 1776 διαπίστωσε την ύπαρξη μεθανίου στη λίμνη Ματζόρε και το 1778 κατόρθωσε να το απομονώσει. Στη συνέχεια κατάφερε να πετύχει την ανάφλεξη του μεθανίου με τη βοήθεια μιας συσκευής που ονόμασε "ηλεκτρικό πιστόλι". Αυτή η συσκευή αποτελεί τον πρόδρομο της ανάφλεξης (μπουζί) των μηχανών. 
Η κατασκευή αυτής της συσκευής τού έδωσε την ιδέα της επικοινωνίας από απόσταση. Στις 18 Απριλίου 1777 ο Volta έστειλε ένα γράμμα στον καθηγητή φυσικής του Πανεπιστημίου της Παβία  Carlo Barletti που του πρότεινε μία μέθοδο για την παραγωγή και αποστολή ενός ηλεκτρικού σήματος ανάμεσα στο Κόμο και το Μιλάνο.

Χειρόγραφο με σημειώσεις που χρησιμοποίησε
ο Volta κατά την παρουσίαση της ηλεκτρικής
στήλης στον Ναπολέοντα το 1801.

Το 1778 έγινε καθηγητής πειραματικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Παβία, μια θέση που διατήρησε για τα επόμενα περίπου 27 χρόνια, μέχρι το 1805.
Το 1780, ήλθε η εφεύρεση ενός πυκνωτή, που τον κατασκεύασε σε τρεις διαφορετικές εκδοχές.
Το 1782 ταξίδεψε στη Γερμανία, το Βέλγιο, την Ολλανδία, την Αγγλία και τη Γαλλία όπου είχε την ευκαιρία να ανταλλάξει ιδέες με γίγαντες της επιστήμης εκείνης της εποχής όπως οι Georg Christoph LichtenbergMartin Van MarumJoseph PriestleyAntoine-Laurant Lavoisier και Pierre–Simon de Laplace. Παράλληλα κατάφερε να συγκεντρώσει πλούσιο πειραματικό υλικό για το Πανεπιστήμιο της Παβία.

1801, o Volta επιδεικνύει στον καθιστό Ναπολέοντα
το άναμμα μιας λάμπας με την βοήθεια της μπαταρίας του.

Στη διάρκεια της παραμονής του στο Λονδίνο, ο Volta παρουσίασε στη Βασιλική Ένωση την εργασία του για την κατασκευή και τη χρήση του πυκνωτή που είχε φτιάξει. 12 χρόνια αργότερα, η Ένωση τον τίμησε με το Χρυσό Μετάλλιο Copley.
Ο Volta εισήγαγε τις έννοιες του ηλεκτρικού δυναμικού και της ηλεκτρικής χωρητικότητας, μέσω της οποίας συνέδεε το φορτίο και την τάση (διαφορά δυναμικού) ενός πυκνωτή. 
Πολύ αργότερα (1881), η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα έδωσε προς τιμή του το όνομα Volt στη μονάδα μέτρησης του δυναμικού στο σύστημα μονάδων SI.  

Ηλεκτρική στήλη του 18ου αιώνα.

Με τους Lavoisier και Laplace συμμετείχε σε πειράματα για τον ατμοσφαιρικό ηλεκτρισμό.
Το 1792 διατύπωσε το θαυμασμό του για την εργασία που είχε ανακοινώσει ο Luigi Galvani στο λεγόμενο "ζωικό ηλεκτρισμό", όμως αργότερα διαφώνησε μαζί του. 
Αυτή η διαμάχη τον οδήγησε σε πυρετώδη προσωπική μελέτη και έρευνα που του επέτρεψε το 1800 να ανακοινώσει την ανακάλυψη της βολταϊκής στήλης, μιας πρώιμης ηλεκτρικής μπαταρίας, που παρήγε συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα. Ο Volta είχε διαπιστώσει ότι το περισσότερο αποδοτικό ζευγάρι διαφορετικών μετάλλων για την παραγωγή ηλεκτρισμού ήταν ο ψευδάργυρος και ο χαλκός.
Ανακοινώνοντας την ανακάλυψη της βολταϊκής στήλης, ο Volta απέδωσε φόρο τιμής στους επιστήμονες William NicholsonTiberius Cavallo και Abraham Bennet που τον επηρέασαν στην επιστημονική του εργασία.  

Το "ηλεκτρικό πιστόλι" του Volta.

Το 1794 ο Alessandro Volta παντρεύτηκε την Maria Teresa Alonsa Peregrini με την οποία απέκτησε τρεις γιους, τον Zanino (γεν. 1795), τον Flaminio (γεν. 1796) και τον Luigi (γεν. 1798).

Το 1801 ο Volta παρουσίασε στο Ναπολέοντα Βοναπάρτη την εφεύρεση της ηλεκτρικής στήλης, με αποτέλεσμα να τον εντυπωσιάσει. Αυτός για να τον τιμήσει, το 1810 του απένειμε τον τίτλο του κόμη της Λομβαρδίας.

Άγαλμα του Alessandro Volta στο προαύλιο
του Πανεπιστημίου της Παβία.

Το 1819 ο Volta αποσύρθηκε στο κτήμα του στο Camnago, μια συνοικία του Κόμο, που τώρα προς τιμή του ονομάζεται Camnago Volta.

Ο Alessandro Volta πέθανε στις 5 Μαρτίου 1827 στο Κόμο της Ιταλίας, σε ηλικία 82 ετών. Τα λείψανά του ενταφιάστηκαν σ' εκείνη την περιοχή.

Αναμνηστική κάρτα του 1899 για τα 100 χρόνια ανακάλυψης
της ηλεκτρικής στήλης από τον Alessandro Volta.

Προς τιμή του Volta έχει δημιουργηθεί το μουσείο Tempio Voltiano στο οποίο υπάρχει ένα μέρος του εξοπλισμού που ο ίδιος ο Volta είχε χρησιμοποιήσει για τη διεξαγωγή των πειραμάτων του. 
Σε κοντινή απόσταση βρίσκεται η Βίλα Olmo όπου στεγάζεται το Ίδρυμα Voltian, μια οργάνωση που προωθεί επιστημονικές δραστηριότητες. 
Επίσης, σ' έναν κρατήρα στη σελήνη έχει δοθεί το όνομά του και στα 270α γενέθλια του Volta, η Google του αφιέρωσε ένα doodle

Το doodle της Google στις 18 Φεβρουαρίου 2015,
για τα 270ά γενέθλια του Alessandro Volta.
  • Ο ιστότοπος του Ιδρύματος ALESSANDRO VOLTA (στα ιταλικά).
  • Βίντεο για τη ζωή και το έργο του Alessandro Volta (αγγλικά, 14:43).
  • Σύντομο βίντεο για την ηλεκτρική στήλη του Volta (ιταλικά, 1:14).
  • Βίντεο του M.I.T. για την "Ανακάλυψη της μπαταρίας" (θεατρική αναπαράσταση, αγγλικά, 8:28).
  • Αφιέρωμα της Google για τα 270ά γενέθλια του Alessandro Volta.
Πηγή: Today in Science History,   APSNEWS,    wikipedia