赫兹是如何证明电磁波的存在?

2025-01-20 17:09:54
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赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857—1894)是亥姆霍兹的学生,1883年开始对麦克斯韦的电磁场方程组发生兴趣。亥姆霍兹建议赫兹尝试应征柏林科学院在电磁学方面的悬赏,这时赫兹正在卡尔斯鲁厄从事教学工作,他决定接受这个建议。1888年,赫兹设计了一个实验——假如光真的是一种电磁辐射,他的实验就可以检测到长波辐射的存在。他还设计了一种测量波的形状的方法,如果它出现的话。

赫兹成功地证明了电磁波的存在,验证了麦克斯韦方程组的正确性。波出现了,他对波进行了测量。波长是2.2英尺(66厘米)——相当于可见光波长的一百万倍。赫兹还证明了,他测量的波含有电场和磁场,所以有电磁特性。

后来搞清楚,赫兹找到的并不是光波,是无线电波。马可尼(Marchese GuglielmoMarconi,1874—1937)在1894年把这种波用于无线通信。[无线电(Radio)是无线电报(radiotelegraphy)的缩略语——无线电报是通过辐射而不是电流发送的电报。]

赫兹成功地证明了电磁波的存在,验证了麦克斯韦方程组的有效性。物理学中又一团大大的困惑有了着落。

纵观19世纪,一个新的模式开始出现在物理学中,这就是先提出一个设想,再通过实验来验证,再由数学理论予以强化。这是一个三重过程,越来越受到科学家的认同,它适合于迈尔和焦耳的热当量工作,法拉第、麦克斯韦和赫兹的电磁学工作,还适合于杨和菲涅耳对光本性的认识。

19世纪最惊人的成就是通过许多人之手——以及法拉第和麦克斯韦的特殊才能——不断理清思路,从而认识到这一伟大的潜在力量——电和磁。法拉第的电动机、变压器和发电机,几乎触及我们生活的每一个方面。而场理论和电磁学这样一些基本观念,其重要性不失为人类研究宇宙特性的历史长河中最有效的见解。