電磁波的發(fā)現(xiàn)

電磁波的發(fā)現(xiàn)麥克斯韋（J.C.Maxwell，1831-1879）是19世紀(jì)最偉大的理論物理學(xué)家，經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的奠基人。1831年8月31日，麥克斯韋出生于愛(ài)丁堡，童年時(shí)由于受到父親的熏陶，對(duì)自然科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。15歲時(shí)就初露鋒芒，在英國(guó)《愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表數(shù)學(xué)論文。1847年秋天，16的麥克斯韋考進(jìn)了蘇格蘭最高學(xué)府愛(ài)丁堡大學(xué)專(zhuān)攻數(shù)學(xué)物理。在這里他跟凱蘭學(xué)數(shù)學(xué)、跟福布斯學(xué)物理、跟哈密頓學(xué)邏輯學(xué)。三年后，為了進(jìn)一步深造，他轉(zhuǎn)入英才薈萃的劍橋大學(xué)。1852年，麥克斯韋又以?xún)?yōu)異的成績(jī)成了劍橋大學(xué)霍普金斯的研究生，同時(shí)還參加了劍橋大學(xué)著名的斯托克斯（G.G.Stokes，1819-1903）講座，在這兩位數(shù)學(xué)大師的指點(diǎn)下，麥克斯韋進(jìn)步很快，不出三年就掌握了當(dāng)時(shí)所有先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，成為一名年輕有為的數(shù)學(xué)家。麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn)麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn)

麥克斯韋畢業(yè)后留校工作。起初，他研究的課題是光的色散理論，不久，他接受了威廉·湯姆孫（W.Thomson，1822-1892）的建議，開(kāi)始了電磁學(xué)的研究。當(dāng)他讀到法拉第的《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》后，立即被書(shū)中新穎的實(shí)驗(yàn)和見(jiàn)解所吸引，他以極大的熱情迅速投入了這個(gè)大有作為的研究領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)，電磁學(xué)在實(shí)驗(yàn)研究方面的四大定律（庫(kù)侖定律、高斯定律、安培定律和法拉第電磁感應(yīng)定律）已先后建立。特別是法拉第長(zhǎng)期堅(jiān)持對(duì)抗磁體的研究，并于1851年發(fā)表了《認(rèn)磁力線(xiàn)》一文，這篇文章中蘊(yùn)藏著朦朧的電磁理論的思想。這些先決條件為麥克斯韋的創(chuàng)造性研究準(zhǔn)備了肥田沃土。隨后，他于1856年、1862年、1864年發(fā)表了三篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文，牢固地奠定了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)。1865年，在他的第三篇電學(xué)論文發(fā)表后不久，麥克斯韋辭去了皇家學(xué)院的教席，來(lái)到了格尼奈爾專(zhuān)心于《電磁通論》（ATreatiseonElectricityandMagnetism）的寫(xiě)作，準(zhǔn)備對(duì)人類(lèi)近兩百年來(lái)的電磁學(xué)領(lǐng)域的研究成果作全面的總結(jié)。其中有庫(kù)侖、安培、奧斯特、法拉第等人的創(chuàng)造性勞動(dòng)，也有他本人的開(kāi)山之功，經(jīng)過(guò)幾年的甘苦，《電磁通論》終于在1873年問(wèn)世，這部經(jīng)典著作，以著名的方程組把電荷、電流、電場(chǎng)和磁場(chǎng)間的普遍聯(lián)系完全統(tǒng)一了起來(lái)，電磁波傳播的研究和光的電磁理論是這部著作的精髓。在物理學(xué)史上，這一鴻篇巨著可以與牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》相媲美。這部偉大著作于1881年、1891年相繼再版，其中包含了作者許多寶貴的資料和深?yuàn)W的見(jiàn)解。它對(duì)當(dāng)代物理學(xué)家甚至對(duì)以后幾代物理學(xué)家來(lái)說(shuō)都是一個(gè)偉大而又不易超越的豐碑。麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn)麥克斯韋電磁理論在他的生前并未得到充分的重視，他在英國(guó)的榮譽(yù)亦不及法拉第，他的思想太不尋常了，就像亥姆霍茲（H.V.Helmholtz，1821-1894）和玻爾茲曼（L.Boltzmann，1844-1906）這樣有異常才能的人為了理解它也要花費(fèi)好幾年的氣力。直到1888年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲（H.R.Hertz，1857-1894）用實(shí)驗(yàn)的方法證實(shí)了他電磁理論預(yù)言的所有方面，麥克斯韋的理論才得到了普遍的承認(rèn)。麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立和證實(shí)，無(wú)疑是19世紀(jì)物理學(xué)領(lǐng)域最重大的事件之一，它是研究一切電磁現(xiàn)象的出發(fā)點(diǎn)，它以嚴(yán)謹(jǐn)而對(duì)稱(chēng)的數(shù)學(xué)形式歸納了電、磁和電磁輻射之間的最基本關(guān)系，使所有早先建立的定律都包容進(jìn)去，他使人們更深刻地認(rèn)識(shí)了光的電磁本性，從根本上改變了人類(lèi)自牛頓時(shí)代以來(lái)對(duì)世界本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，引起了物理學(xué)思想領(lǐng)域深刻的變革，并導(dǎo)致了20世紀(jì)初葉狹義相對(duì)論的創(chuàng)立，它對(duì)整個(gè)科學(xué)的發(fā)展，對(duì)人類(lèi)文明的進(jìn)步都具有深遠(yuǎn)的意義。麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn)（1）變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)；1、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：

1、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：

（2）變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。推廣：（1）均勻變化的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)），會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）。（2）非均勻變化的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)），會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）。[思考與討論]：如果一個(gè)變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，那么下面還要發(fā)生什么現(xiàn)象呢？2、電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。說(shuō)明：靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)是電磁場(chǎng)中兩種特殊性的情況。3、電磁波的產(chǎn)生：（1）理論分析：空間某處產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果這個(gè)磁場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的，那么這個(gè)磁場(chǎng)就會(huì)新的電場(chǎng)。……這樣下去，電磁場(chǎng)就會(huì)在空間區(qū)域不斷向外傳播形成了電磁波。4、電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播，所以電磁波是橫波。（2）電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，C=3×108m/s。5.電磁波與機(jī)械波比較：[傳播條件]機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，而電磁波不需要介質(zhì)也能傳播。[傳播規(guī)律]都遵循“V=λf=λ/T”這個(gè)關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。[傳播本質(zhì)]機(jī)械波傳播的是機(jī)械能，電磁波傳播的是電磁能。

6.赫茲的電火化

tx_41_002微弱的電火花閃爍著麥克斯韋理論的光輝，赫茲向全世界宣告：電磁波發(fā)現(xiàn)了

tx_41_002例:根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是（