人类对客观世界的认识,对新事物的发现常有两种方式.一是通过生产实践、科学实验中的观察和分析,二是通过科学理论的推理和预言,再用实验验证.电磁波的发现属于后一种,麦克斯韦从电磁场理论出发,预言了电磁波的存在.后来,赫兹用实验证实了电磁波的存在,从而开创了无线电技术的新时代. 一、电磁波的产生
1、电磁波:电磁场由发生的区域向远处传播就是电磁波. 如果空间某处产生了振荡电场,在周围空间就要产生振荡磁场,这个振荡磁场又要在较远的空间产生新的振荡电场,……这样,交替产生的振荡电场和振荡磁场并不局限于空间某个区域,而是要由发生的区域向周围空间传播开去,电磁场这样由近及远地传播,就形成电磁波.
2、振荡电路发射电磁波的过程,同时也是向外辐射能量的过程. 3、有效地向外界发射电磁波,对振荡电路的要求: (1)要有足够高的振荡频率,频率越高,发射电磁波的本领越大. (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间. 为了有效地发射电磁波,将闭合电路变成开放电路. 二、电磁波的特点
1、电磁波是横波 (1)电磁波中的电场和磁场互相垂直,电磁波在与二者均垂直的方向传播. (2)相邻两个波峰或波谷之间的距离等于电磁波的波长. (3)在传播方向上的任一点,E和B都随时间按正弦规律变化. 2、电磁波具有波的一切特性 (1)电磁波具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性. (2)波动的一般关系式,即,也适用于电磁波. 3、电磁波也能在真空中传播 (1)电磁波与机械波有本质的不同.前者是电磁现象,后者是力学现象.机械波要靠介质来传播,电磁波的传播则不需要靠别的物质作介质.在真空中也可以传播.但二者具有波动的共性. (2)电磁波在真空中的传播速度,. 麦克斯韦从理论上预言,电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度,这个预言后来得到证实.
三、赫兹用实验证实了麦克斯韦电磁理论的正确性
1、在麦克斯韦发现电磁场理论多年后的1888年,德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在. 2、赫兹测定了电磁波的波长和频率,得到电磁波的传播速度,证实这个速度等于光速. 3、赫兹还用实验证明,电磁波具有波的一切特性.
|