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Beim Wasserturm an der Cordesallee:
Familiengrab Hertz


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Gustav Hertz
Bild: Ohlsdorfer Friedhof, Grabstein Heinrich Rudolf Hertz (20.10.2002)

Prof. Heinrich Hertz

Das Familiengrab der Familie Hertz ist sehr groß. Aber nur ein einziger Stein trägt goldene Lettern. Es ist der Grabstein für Heinrich Rudolf Hertz. Heinrich Hertz wurde in Hamburg noch ein viel größeres Denkmal gewidmet: Der Hamburger Fernsehturm trägt seinen Namen.

Der in Hamburg geborene Heinrich Rudolf Hertz lehrte 1885 bis 1889 als Professor für Physik an der technischen Hochschule in Karlsruhe. Danach wurde er Professor für Physik an der Universität in Bonn.

Er erweiterte die elektromagnetische Theorie des Lichtes, die bereits durch den englischen Physiker James Clerk Maxwell (*1831; †1879) 1862 ausgearbeitet worden war. Maxwell gelangte mit Hilfe der Mathematik zu der Hypothese, dass sehr schnelle elektrische Schwingungen sich als elektromagnetische Wellen durch den Raum und mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten würden. Auch bei Licht würde es sich um nichts anderes als elektromagnetische Wellen handeln. Maxwell hatte dies jedoch nicht durch ein Experiment nachgewiesen.

Im Herbst 1886 machte Hertz in Karlsruhe seine große Entdeckung: Bei einem Experiment erzeugte er einen Funkenüberschlag zwischen zwei Metallkugeln. Diese beiden Kugeln waren einen Zentimeter voneinander entfernt. Im Abstand von einem Meter (andere Quellen sprechen von 1,5 m) befestigte Hertz eine Drahtschlinge, an deren Enden ebenfalls zwei Metallkugeln befestigt waren. Jedesmal, wenn zwischen dem ersten Kugelpaar ein Funke übersprang, geschah dies auch beim zweiten Kugelpaar, obwohl keine feste Verbindung bestand. Der Abstand zwischen den Kugeln des zweiten Kugelpaares betrug weniger als 1 mm.

Am 13.Dezember 1888 veröffentlichte die Berliner Akademie der Wissenschaften die Arbeit „Strahlen elektrischer Kraft” von Heinrich Hertz. Deshalb wird in der Literatur 1888 als das Jahr angegeben, in dem Hertz durch seine Experimente den Nachweis erbrachte: Es gibt sie, die elektromagnetische Wellen!

Seine Experimente mit diesen Wellen führten zur Entwicklung der drahtlosen Telegrafie.

Die Einheit der Frequenz, eine Schwingung pro Sekunde, erhielt ihm zu Ehren im Jahre 1933 die Bezeichnung Hertz, abgekürzt Hz.

Versuchsaufbau
Bild: Hertz-Versuchsaufbau (3.1.2006) Bild links: Versuchsanordnung. Es bedeuten:
B = Batterie
I = Induktionsspule
T = Taster
O = Oszillator
   (sendende Funkenstrecke)
R = Resonator
   (empfangende Funkenstrecke)
Die Induktionsspule I besitzt zwei Wicklungen auf einem gemeinsamen Eisenkern. Ihre Primärwicklung besteht aus wenigen Windungen, die Sekundärwicklung aus sehr vielen Windungen. An die Sekundärwicklung ist die Funkenstrecke O angeschlossen. An die Primärwicklung ist die Batterie B über einen Tastschalter T angeschlossen.

Der Tastschalter wird in rascher Folge betätigt. Bei jedem Ein- und Ausschalten entsteht ein Spannungsstoß in der Gegenrichtung zum vorherigen Spannungsstoß. Diese Stöße der Primärspannung werden durch die Induktionsspule in eine hohe Sekundärspannung transformiert.

Beim Abschalten der Primärspannung am Tastschalter entsteht zusätzlich ein Spannungsstoß durch die Selbstinduktion. Die hierbei entstehende Induktionsspannung an der Primärwicklung kann die Batteriespannung um das Hundertfache übertreffen. Auch dieser durch die Selbstinduktion hervorgerufene Spannungsstoß wird transformiert. Er taucht als Hochspannung an der Sekundärwicklung auf und verursacht einen Funken zwischen den beiden Kugeln O.

Der Resonator R ist eine offene Drahtschleife. An ihrer Öffnung stehen sich zwei Metallkugeln in geringem Abstand gegenüber. Ein Handgriff erleichtert die Handhabung.

1887 bemerkte Heinrich Hertz bei seinen Versuchen über elektromagnetische Wellen, dass die Funken an einer Funkenstrecke länger ausfielen, wenn in der Nähe gleichzeitig ein weiterer Funke übersprang. Er konnte das ultraviolette Licht des zweiten Funkens als Ursache feststellen. Sein Schüler Wilhelm Ludwig Franz Hallwachs (später Prof. für Physik an der Dresdner technischen Hochschule, *9.7.1859 in Darmstadt; †20.6.1922 in Dresden) forschte hier 1887 weiter. Hallwachs wies nach, dass durch Belichtung mit ultraviolettem Licht gewisse Metalle - Zink, Kadmium, Alkalien - elektrisch positiv geladen werden. 1904 beschäftigte sich Hallwachs erneut mit dem fotoelektrischen Effekt. Dies führte zur Entwicklung der Fotozelle, der Fotoelektrizität und der Albert Einstein'schen Lichtquantenhypothese. Deshalb heißt der von Heinrich Hertz beobachtete fotoelektrische Effekt „Hallwachs-Effekt”.

Hertz beobachtete 1892 den Durchgang von Kathodenstrahlen durch dünne Metallschichten - ein wichtiger Hinweis darauf, dass die Materie zum großen Teil aus leerem Raum besteht. Sein Assistent Philipp Lenard (*1862; †1947, Nobelpreis 1905) erforschte später eingehend die Kathodenstrahlen.

In der letzten großen Arbeit von Hertz - den „Prinzipien der Mechanik” - sind Gedanken enthalten, wie man sie später bei Einstein wiederfindet.

Lebenslauf Heinrich Rudolf Hertz (*22.2.1857; †1.1.1894)
1857: Am 22. Februar wird Heinrich Rudolf Hertz in Hamburg geboren.
Mutter: Anna Hertz, geborene Elis, *1835; †1910.
Vater: Advokat Dr. jur. Gustav Hertz, ab 1877 Richter, 1887-1904 Senator und Chef der Justizverwaltung in Hamburg, *1827; †1914.
1863-1875: Besuch einer privaten Bürgerschule, ab 1872 Privatunterricht zur Vorbereitung auf das Abitur, 1875 Abitur. Heinrich Hertz zeigt eine extreme sprachliche, mathematische und technisch-handwerkliche Begabung.
1875: Praktikum in Frankfurt.
1.4.1876: Studium des Bauingenieurwesens am Polytechnikum in Dresden. Er widmet sich fast nur der Mathematik und den exakten Naturwissenschaften.
1876/1877: Militärdienstpflicht beim Eisenbahnregiment in Berlin.
1877/1878: Im Wintersemester setzt Hertz sein Studium der exakten Naturwissenschaft am Polytechnikum in München fort.
1878-1883: Heinrich Hertz geht nach Berlin zu Prof. Herm. Helmholtz (*1821; †1894) am Physikalischen Institut der Universität Berlin. 1880 promoviert er mit der theoretischen Arbeit „Über die Induction in rotirenden Kugeln”. Er wird Assistent bei Helmholtz und führt experimentelle Untersuchungen durch.
1883: Privatdozent und Habilitation in Kiel mit seinen schon in Berlin ausgeführten „Versuchen über die Glimmentladung”. Er beschäftigt sich intensiv mit der Elektrodynamik.
1885/1886: Hertz wird zum Professor am Polytechnikum in Karlsruhe berufen. Heirat, und im Herbst 1886: Entdeckung der „Hertz'schen Wellen”.
1889: Heinrich Hertz wird Professor für Physik an der Universität in Bonn.
1892: Heinrich Hertz entdeckt den Durchgang von Kathodenstrahlen durch dünne Metallschichten. Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, dass die Materie zum großen Teil aus leerem Raum besteht.
1894: Am 1. Januar 1894 verstirbt Hertz in Bonn an einer Sepsis. Er litt die letzten beiden Lebensjahre an der Wegnerschen Krankheit.
Heinrich Hertz

Prof. Gustav Hertz
Noch ein zweiter Großer der modernen Physik - der Atomphysik - liegt hier begraben. Sein Grabstein befindet sich in der hinteren Reihe schräg hinter dem Grabstein seines Onkels Heinrich Hertz.

Der Physiker Gustav Hertz (*22.7.1887 in Hamburg; †30.10.1975 in Berlin) erhielt gemeinsam mit dem ebenfalls deutschen Physiker James Franck (1882-1964) den 1925er Nobelpreis für Physik:

„for their discovery of the laws governing the impact of an electron upon an atom”
„für ihre Entdeckung der Gesetze, die den Aufprall eines Elektrons auf ein Atom bestimmen”

Bei dem Experiment werden Elektronen aus einer Glühkathode verdampft, dann durch ein elektrisch positiv geladenes Gitter beschleunigt und prallen auf Quecksilberatome. Anschließend laufen die Elektronen durch ein leicht negativ geladenes zweites Gitter. Dies Gitter wirkt als Sperrgitter. Je nach Spannungspotenzial der Elektronen können sie durch das Sperrgitter hindurch oder nicht. Ändert man das Spannungspotenzial der Elektronen, sind Abstufungen im Strom und gleichzeitig Leuchterscheinungen des Quecksilbers zu beobachten.

Die Abstufungen bestätigten: Die Elektronen umlaufen den Atomkern in bestimmten Abständen, quasi in Kugelschichten. Sie umlaufen ihn jedoch nicht zwischen den Schichten.

Die Leuchterscheinungen bestätigten, dass sich beim Wechsel eines Elektrons in eine andere Umlaufbahn die im Atom gespeicherte Energie ändert.

Damit waren zwei Postulate des dänischen Physikers Niels Bohr (*1885; †1962, Nobelpreis für Physik 1922) bestätigt:

  • 1. Postulat: Ein Atom kann nur in bestimmten wohlgetrennten Energiezuständen bestehen.
  • 2. Postulat: Die beim Übergang von einem Zustand zum anderen frei werdende Energie wird in Licht ausgestrahlt.

Anregung der Atome zum Strahlen: Normalerweise strahlt ein Atom nicht. Dazu bedarf es einer Anregung, durch entweder
  • Zusammenstoß untereinander bei der Wärmebewegung, oder
  • Elektronenstoß, oder
  • Absorption von Strahlung.
Durch die Anregung enthält das Atom mehr Energie als im normalen Zustand- das Elektron umläuft den Kern nun auf einer weiter entfernten Umlaufbahn als normal. Nach der Anregung beginnt sehr rasch (in 10-8 Sekunden) die Ausstrahlung. Dabei fällt das Elektron in seine ursprüngliche Umlaufbahn, d.h. in die alte Energiestufe, zurück.

Gustav Hertz erhielt 1911 eine Assistentenstelle am Physikalischen Institut der Berliner Universität. Dort traf er mit James Franck zusammen, der gerade an der Berliner Universität habilitierte. Franck schlug Hertz vor, gemeinsam die Wechselwirkung von Gasatomen und Elektronen zu untersuchen. Beide führten 1913 zusammen den später so genannten Franck-Hertz-Versuch durch. Dieses experimentelle Elektronenstoßverfahren bestätigte wichtige Grundannahmen des Bohr'schen Atommodells. Für dies Experiment erhielten die Beiden den Nobelpreis.

Im ersten Weltkrieg wurde Hertz schwer verwundet. Nach seiner Genesung arbeitet er in der technischen Abteilung für Funkgeräte. 1917 habilitierte er sich an der Berliner Universität mit einer Arbeit „Über den Energieaustausch bei Zusammenstößen zwischen langsamen Elektronen und Gasmolekülen”. Drei Jahre lang war er Dozent an der Berliner Universität. 1920 ging Hertz nach Eindhoven (Niederlande). Er arbeitet im Laboratorium der Philips-Glühlampenfabrik. Hier entwickelte ein Diffusionsverfahren zur Trennung von Edelgasen.

1926 wurde er Direktor des Physikalischen Instituts in Halle. Bereits Ende 1927 wechselte er an die Technische Hochschule Berlin, um das neue Institut für Physik aufzubauen. 1931 konnte der Institutsneubau eingeweiht werden. Seine wissenschaftlichen Tätigkeit betraf die Isotopentrennung durch Diffusion. 1932 gelang es ihm, die Neonisotope 20 und 22 zu trennen. Es gelang ihm auch, schweren Wasserstoff (Deuterium) vom normalen Wasserstoff zu trennen.

1934 verweigerte der Halbjude Hertz den Eid auf Hitler - somit ging seine Lehrbefugnis verloren. 1935 wechselte er deshalb in die Wirtschaft und übernahm den Aufbau eines neuen Forschungslaboratoriums bei Siemens.

1945 kam Hertz in die UdSSR und arbeitete als Institutsdirektor mit weiteren deutschen Spezialisten in der sowjetischen Atomforschung. Es galt, die Grundlage für die Trennung von Uranisotopen im großtechnischen Maßstab zu entwickeln.

Von 1954 bis 1961 wirkte er an der Universität Leipzig. 1955 wurde er Vorsitzender des Rates für Atomenergie in der damaligen DDR. 1957 solidarisierte er sich mit Heisenbergs „Göttinger Appell” gegen atomare Bewaffnungspläne. Hoch geehrt - er war der einzige Nobelpreisträger der DDR - starb Gustav Hertz 88-jährig am 30.12.1975 in Berlin.

James Franck verließ aus politischen Gründen 1934 Deutschland und wanderte in die USA aus. Er starb 1964 bei einem Besuch in Göttingen.


Letztes Update: 14.10.2014 um 06:40:17