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Travaux scientifiques

Hertz fait sa thèse de doctorat de physique sous la direction de 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 mis en contact 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, particulièrement dans les tests de dureté par indentation.

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.

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) il met en évidence l'existence d'autres ondes électromagnétiques, celles-là non visibles. Il démontre que ces nouvelles ondes, susceptibles elles aussi de se diffracter, de se réfracter et de se polariser, se propagent à la même vitesse que la lumière. Le 13 novembre 1886, il effectue la première liaison par faisceau hertzien entre un émetteur et un récepteur. Ces résultats ouvrent la voie à la télégraphie sans fil et à la radiodiffusion. Pour cette raison, les ondes radio sont dites « ondes hertziennes », et l'unité S.I. de mesure des fréquences est le hertz (nom en minuscule car il s'agit d'une unité de mesure, en revanche le symbole est « Hz »).

Hertz découvre en 1886 la photoélectricité : une plaque de métal étant soumise à une lumière émet des électrons, dont la quantité dépend entre autres de l'intensité lumineuse. Son assistant Wilhelm Hallwachs poursuit les recherches dans ce domaine, découvrant en 1887 « l'effet Hallwachs », qui doit jouer un rôle central dans l'hypothèse des quantas de lumière formulée par Albert Einstein en 1905.