Heinrich Hertz, né le 22 février 1857 à Hambourg et mort le 1er janvier 1894 à Bonn, est un ingénieur et physicien allemand.
Hertz a étudié la physique à l'Institut polytechnique de Dresde et à l'université de Munich. Privat-docent à l'université de Kiel en 1883, il y a mené des expériences pour vérifier les hypothèses de James Clerk Maxwell sur les ondes électromagnétiques.
En 1887, il confirme les prédictions de Maxwell et l'existence d'ondes électromagnétiques qu'il a produites et caractérisées à l'aide d'un oscillateur et d'une antenne. C'est en son honneur que l'unité internationale de fréquence (s−1) a été appelée hertz (Hz).
Il découvre à la même époque également l'effet photoélectrique.
Heinrich Rudolf Hertz naît le 22 février 1857 à Hambourg. Fils de Gustav Ferdinand Hertz (de), juge et sénateur (c'est-à-dire conseiller régional) de Hambourg, et d'Anna-Elisabeth Pfefferkorn, il étudie à l'école privée Richard Lange de 1863 à 1872. Ayant étudié auprès de précepteurs, il est bachelier en mars 1875. Il se rend alors à Francfort pour un apprentissage d'un an au service des Travaux publics.
En 1877, il est étudiant à l'Institut polytechnique de Dresde avant de s'inscrire en 1878 à l'université de Munich. Entre-temps, il effectue son service militaire à Berlin.
En 1879, il est l'élève de Gustav Kirchhoff et Hermann von Helmholtz à l'Institut de physique de Berlin, où il travaille sur l'évaporation et la condensation des liquides. Il devient privat-docent à l'université de Kiel en 1883 où il effectue des recherches sur l'électromagnétisme. Il étudie les théories de Maxwell, Weber et Helmholtz.
En 1885, il est professeur à l'École polytechnique de Karlsruhe et se marie l'année suivante avec Elisabeth Doll.
En 1887, il réalise le premier émetteur à étincelles. Le 15 mars 1888, il découvre les ondes électromagnétiques dans l'air. À partir de 1889, il est professeur et chercheur à Bonn et, en 1890, il est lauréat de la médaille Rumford. Atteint de la maladie de Wegener (granulomatose avec polyangéite), il meurt le 1er janvier 1894 à Bonn et est enterré au cimetière d'Ohlsdorf.
Le 1er juin 1894, le physicien Oliver Lodge prononce une conférence rendant hommage aux découvertes de Hertz : à cette occasion, il présente une expérience montrant la nature quasi-optique des ondes « hertziennes » (qui sont les ondes radio), et montre qu'on peut les capter à plus de 50 mètres. Le physicien italien Guglielmo Marconi reprend les travaux de Hertz en 1895 à la Villa Griffone près de Bologne puis à Salvan dans les Alpes suisses, améliore le télégraphe en fabriquant le premier émetteur sans fil. Ce procédé est constamment amélioré jusqu'à la téléphonie mobile d'aujourd'hui, ainsi que la majorité des télétransmissions sans fil actuelles.
Comme la famille de Hertz s'était convertie du judaïsme au luthéranisme deux décennies avant sa naissance, son héritage entra en conflit avec le gouvernement nazi dans les années 1930, un régime qui classait les personnes selon leur « race » plutôt que leur appartenance religieuse.
Le nom de Hertz a été retiré des rues et des institutions, et il y a même eu un mouvement visant à renommer l'unité de fréquence nommée en son honneur (hertz) en l'honneur de Hermann von Helmholtz, tout en conservant le symbole (Hz) inchangé.
Sa famille a également été persécutée en raison de son statut non aryen. La plus jeune fille de Hertz, Mathilde, a perdu son poste de chargée de cours à l'université de Berlin après l'arrivée au pouvoir des nazis et, quelques années plus tard, elle, sa sœur et leur mère ont quitté l'Allemagne pour s'installer en Angleterre.
Hertz fait sa thèse de doctorat de physique sous la direction d’Hermann von Helmholtz. C'est en tentant de relier les interférences formées entre deux lentilles de verre qu'il recherche les déformations de deux corps sphériques pressés l'un contre l'autre avec une force donnée, en supposant leur comportement linéaire élastique. Il résout analytiquement cette question pendant les vacances de Noël 1880, et publie ses résultats en 1881. Le problème du contact élastique de deux sphères (« contact de Hertz ») reste à ce jour un résultat classique de tribologie. Il trouve de nombreuses applications, notamment dans les tests de dureté par indentation.
Mise en évidence des ondes « hertziennes »
Mais sa contribution essentielle à la physique demeure la vérification expérimentale en 1887 de la théorie de James Clerk Maxwell de 1864, selon laquelle la lumière est une onde électromagnétique. L'une des principales controverses suscitées par les équations de Maxwell portait sur l'existence même d'ondes électromagnétiques et de leurs propriétés supposées : que l'on parvienne à reproduire de telles ondes et à les rendre perceptibles, avec toutes les propriétés exigées, et il n'y aurait alors plus rien de douteux dans la théorie ; on pourrait se reposer entièrement sur les équations de Maxwell pour le traitement des questions encore irrésolues. Hertz, en réalisant presque exactement ce programme d'un coup, malgré la perception encore mal assurée qu'en avaient ses contemporains, en montrant non seulement son importance mais même la possibilité de sa réalisation, ouvrit par là un champ nouveau à la connaissance. En 1888, il découvrit, par la même occasion, les ondes et le rayonnement électrique.
Les ondes électromagnétiques controversées apparaissaient, selon les équations de Maxwell, comme une conséquence nécessaire des oscillations électriques. W. Thomson l'avait déjà montré par différents calculs, et même leur formation avait été constatée lors de décharges électriques avec une bouteille de Leyde. On avait même pu mesurer la fréquence de ces décharges électriques en comptant les étincelles avec un stroboscope à miroir tournant : chaque succession périodique de décharges était accompagnée d'oscillations dont la période était la moitié de la durée séparant deux décharges électriques. Ces fréquences étaient de l'ordre de quelques centaines de kHz. Si ces décharges engendraient les ondes transversales prédites par Maxwell, et si ces ondes se propageaient bien à la vitesse de la lumière, alors il serait facile d'en déduire leur longueur d'onde, grâce à la relation universelle déjà établie par Newton entre la longueur d'onde et la célérité. Mais cela donnerait des longueurs d'onde kilométriques, bien trop longues pour qu'avec les moyens disponibles en laboratoire et les pertes par atténuation, on puisse, de manière indiscutable, détecter les nœuds successifs du signal. Aussi, pour pouvoir détecter de telles ondes, il était clair qu'il fallait produire des décharges beaucoup plus rapides. Les calculs de Thomson montraient qu'il faudrait, pour ce faire, utiliser des capacités et des inductances plus faibles dans le circuit oscillant électrique. C'est en constatant qu'en effet on obtenait des oscillations avec de tels composants, qu'Hertz entreprit son travail de vérification des équations de propagation de Maxwell, qu'il acheva d'ailleurs en deux ans.
Afin de mettre en évidence des ondes invisibles, et surtout de détecter les oscillations rapides dans un circuit excité par des décharges, Hertz imagina d'exploiter le phénomène de résonance. La résonance acoustique était déjà connue de Galilée, qui l'avait caractérisée par la disparition des battements entre deux cordes vibrantes de même longueur dont on fait varier la tension. Si, de même, on place côte à côte deux circuits électriques de même fréquence de résonance, et qu'on excite le premier (dit circuit oscillant) par les décharges électriques d'un générateur, la détection d'étincelles dans le second circuit (dit résonateur) prouve qu'il existe bien des oscillations ; cela ne suffit toutefois pas à prouver que la transmission d'un circuit à l'autre se fait par des ondes. C'est à Karlsruhe qu'à l'aide d'un oscillateur (dit oscillateur de Hertz, composé d'un éclateur agissant entre deux sphères creuses en laiton), Hertz effectua l'expérience ; mais pour mettre en évidence l'existence d'ondes, il faut faire varier la distance entre les deux circuits, ce qui pose le problème de l'atténuation électromagnétique dans l'air. Il entreprit donc, dans un premier temps, de rallonger ses circuits par du fil conducteur : depuis l'invention du télégraphe électrique, on savait que les signaux dans les fils conducteurs se déplacent à la vitesse de la lumière, et qu'il est donc possible de détecter les oscillations d'une onde à l'aide d'un fil de longueur un peu supérieure à la longueur d'onde. Il veilla toutefois à bien isoler les extrémités du fil pour éliminer le phénomène de réflexion d'onde, et il parvint ainsi à mesurer la distance entre deux nœuds consécutifs, ce qui déterminait la longueur d'onde.