人類對客觀世界的認識,對新事物的發現常有兩種方式.一是通過生產實踐、科學實驗中的觀察和分析,二是通過科學理論的推理和預言,再用實驗驗證.電磁波的發現屬于后一種,麥克斯韋從電磁場理論出發,預言了電磁波的存在.后來,赫茲用實驗證實了電磁波的存在,從而開創了無線電技術的新時代.
一、電磁波的產生 1、電磁波:電磁場由發生的區域向遠處傳播就是電磁波.
如果空間某處產生了振蕩電場,在周圍空間就要產生振蕩磁場,這個振蕩磁場又要在較遠的空間產生新的振蕩電場,……這樣,交替產生的振蕩電場和振蕩磁場并不局限于空間某個區域,而是要由發生的區域向周圍空間傳播開去,電磁場這樣由近及遠地傳播,就形成電磁波.
2、振蕩電路發射電磁波的過程,同時也是向外輻射能量的過程.
3、有效地向外界發射電磁波,對振蕩電路的要求:
(1)要有足夠高的振蕩頻率,頻率越高,發射電磁波的本領越大.
(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間.
為了有效地發射電磁波,將閉合電路變成開放電路.
二、電磁波的特點
1、電磁波是橫波
(1)電磁波中的電場和磁場互相垂直,電磁波在與二者均垂直的方向傳播.
(2)相鄰兩個波峰或波谷之間的距離等于電磁波的波長.
(3)在傳播方向上的任一點,E和B都隨時間按正弦規律變化.
2、電磁波具有波的一切特性
(1)電磁波具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性.
(2)波動的一般關系式,即,也適用于電磁波.
3、電磁波也能在真空中傳播
(1)電磁波與機械波有本質的不同.前者是電磁現象,后者是力學現象.機械波要靠介質來傳播,電磁波的傳播則不需要靠別的物質作介質.在真空中也可以傳播.但二者具有波動的共性.
(2)電磁波在真空中的傳播速度,.
麥克斯韋從理論上預言,電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度,這個預言后來得到證實.
三、赫茲用實驗證實了麥克斯韋電磁理論的正確性
1、在麥克斯韋發現電磁場理論多年后的1888年,德國物理學家赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在.
2、赫茲測定了電磁波的波長和頻率,得到電磁波的傳播速度,證實這個速度等于光速.
3、赫茲還用實驗證明,電磁波具有波的一切特性.