Gustav Ludwig Hertz Kimdir, Hayatı, Hakkında Bilgi

HERTZ, Gustav Ludwig (1887-1975)

Alman (Demokratik Almanya Cumhuriyeti), fizikçi. Elektronlarla atom arasındaki çarpışmayla Planck-Bohr kuvantum ilkelerini kanıtlayarak, 1925 Nobel Fizik Ödülü’nü Franck ile bölüşmüştür.

22 Temmuz 1887’de Hamburg’da doğdu, 30 Ekim 1975’te Doğu Berlin’de öldü. Ünlü fizik bilgini Heinrich Hertz’in yeğenidir. 1906’da Göttingen Üniversitesi’nde başladığı fizik öğrenimini Münih ve Berlin üniversitelerinde sürdürerek 1911’de Berlin’ den doktora derecesini aldı. İki yıl sonra aynı üniversitenin fizik enstitüsünde asistan olarak göreve başladı. I. Dünya Savaşı’ndan sonra da Berlin Üniversitesi’ndeki kadrosuz öğretim görevini üç yıl sürdüren Hertz, 1920’de Hollanda’ya giderek Eindhoven’ deki Philips fabrikalarının araştırma laboratuvarla-rmda izotop ayırma yöntemleri üzerinde çalıştı. 1925’te Almanya’daki Halle Üniversitesi’nde, 1928’de Berlin’deki Technische Hochschule’de fizik profesörlüğüne atandı. Hitler iktidara gelince, Yahudi asıllı olduğu için 1934’te öğretim görevini yitirmesine karşın Almanya’dan ayrılmadı ve 1945’te Berlin’in Sovyet birliklerince işgaline değin Siemens’in araştırma laboratuvarlarından birini yönetti. O tarihte, bir grup Alman bilim adamıyla birlikte, on yıllık bir anlaşmayla SSCB’ye giderek Karadeniz kıyısındaki bir laboratuvarda atom enerjisi araştırmalarına katılan Hertz, 1954’te Doğu Almanya’ya döndü ve 1961’de emekli oluncaya değin Leipzig Üniversitesi’ndeki fizik profesörlüğü ile fizik enstitüsünün yöneticiliğini birlikte yürüttü.

Bohr’un atom modeline göre, merkezdeki artı yüklü ağır çekirdeğin çevresinde, değişik yörüngeler üzerinde dolanan elektronların enerjisi ve iyonlaşma potansiyeli, yerleştiği yörüngenin merkezden uzaklığına bağlıdır: Çekirdekten uzaklaştıkça elektronların enerjisi artar, iyonlaşma potansiyeli azalır. Yörüngelerinin kapalı eğriler halinde olmasına karşın, bazı koşullarda elektronlar Maxwell kuramının öngördüğü ışımayı yapmaz. Bu koşullardan en önemlisi, Bohr’un belirttiği gibi, yörüngenin açısal momentumuna bağlıdır. Bu değerin 2 n katının, Planck’ın eylem sabitinin tam katlarına eşit olması gerekir. Bu tamsayı büyüdükçe, elektron enerjisi ve yörünge yarıçapı artar. Elektron daha düşük enerjili bir yörüngeye geçtiğinde de, enerji farkı, frekansı Planck bağıntısıyla belirlenen bir fotona (ışık-elektromanyetik dalga kuvantumuna) dönüşür. Öte yandan, atoma dışarıdan verilecek enerjinin değeri, elektronu bulunduğu yörüngeden başka bir belirli yörüngeye çıkartmak için gereken enerjiye tam eşitse, elektron bu enerjiyi alarak üst yörüngeye sıçrayabilir. Eğer eşitlik tam değilse, elektron enerjiyi alamaz ve atom bir bütün olarak kinetik enerji kazanabilir. Sıçrayan elektronun geri atlarken saldığı fonun saptanması, böyle bir sıçramanın belirtisidir.

Hertz, Franck ile birlikte yaptıkları deneyde, önce, cıva buharı dolu bir katot ışını tüpüne uyguladıkları gerilimi artırarak, devreden geçen akımın değişmesini inceledi. Gözlemleri, gerilim arttıkça akımın genel olarak yükseldiğini, ancak yaklaşık her 4,9 V’luk bir artış sonunda belirgin bir azalma olduğunu gösteriyordu. Akım sonra yeniden artıyor, bu azalma ve artışlar 4,9 V’luk adımlarla birbirini izliyordu. Bohr kuramına göre bu olgu, katottan buharlaşan ve uygulanan gerilim altında hız-kinetik enerji kazanan elektronların, kendilerinden 400.000 kat ağır olan cıva atomlarına çarptıklarında tıpkı duvardan yansıyan bir top gibi, enerji yitirmeden yollarına devam etmesiyle açıklanabilir. Cıva atomlarına çarpan bu elektronlar, hızlandırma gerilimi 4,9 V’a eriştiğinde tüm enerjisini cıva elektronuna aktararak durabilir. Bu duran elektronlar da tüpten geçen akımın azalmasına yol açar. Gerilim yeniden artırıldığında, duran elektronlar yeniden hız kazanır ve olay böylece yinelenir. Bu arada, enerjileri yükselen cıva elektronları eski yörüngelerine dönerken 2536 Â dalgaboyunda morötesi fotonları salar.

Franck ve Hertz, dalgaboylarını ölçtükleri bu fotonlara karşılık gelen frekans değerinin Planck bağıntısına göre enerji eşdeğeriyle, elektronların 4,9 V’luk kinetik enerjisinin eşit olduğunu saptadılar. Hertz, cıva atomunun en dış yörüngesindeki değerlik elektronunun iyonlaşma potansiyelini normal durumda 10,4 V, ilk uyarılma durumunda, 5,5 V olarak ölçmüş, aradaki fark 4,9 V olduğundan elektronun hangi yörüngeler arasında sıçrama ve atlama yaptığı belirlenmişti.

Bir atomun yalnızca belli miktardaki enerjiyi soğurabileceğini ve bu belli miktardaki enerjinin her yitirilişinde belli frekansta bir ışınım yayacağını deneysel yoldan kanıtlayarak Bohr kuramını doğrulayan bu çalışmaları nedeniyle iki araştırmacı, 1925 Nobel Fizik Ödülü’nü aldılar.

Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi