2021[电磁波,实验]电磁波的产生原理.doc
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1、2021电磁波,实验电磁波的产生原理电磁波,实验电磁波的产生原理电磁波实验 1820年4月,奥斯特(H.C.Oersted)发现了电流的磁效应,标志着电磁学的开始。接着,安培(A.M.Ampre)在18201827年间创立了超距论的电动力学。1831,法拉弟(M.Faraday)发现了电磁感应定律,对超距论电动力学提出了第一次批判;18371838年间,他又初步提出场论的概念;至1851年,他正式提出了电磁场论的思想。18451846年间,诺埃曼(F.E.Neumann)和韦伯(W.Weber)发展了安培电动力学,创立起德国电动力学体系,在欧洲大陆风靡一时。1861年,麦克斯韦(J.C.Max
2、well)把数学分析方法带进了电磁学的研究领域,产生了麦克斯韦电磁理论场概念,提出电位移和位移电流的概念,对超距论电动力学提出了第二次严肃的批判。当时物理学中一个伟大的创举,因为正是场概念的出现,使当时许多物理学家得以从牛顿“超距观念“的束缚中摆脱出来,普遍地接受了电磁作用和引力作用都是“近距作用“的思想。1873年前后,麦克斯韦提出的表述电磁场普遍规律的四个方程。成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。 而亨利希鲁道夫赫兹(H.Hertz)通过几次实验证实电磁波的存在。麦克斯韦电磁论发表后,由于理论难懂,无实验验证,在相当长的一段时间里并未受到重视和普遍承认。1879年,柏林科学院设立了有奖征
3、文,要求证明以下三个假设:如果位移电流存在,必定会产生磁效应;变化的磁力必定会使绝缘体介质产生位移电流;在空气或真空中,上述两个假设同样成立。这次征文成为赫兹进行电磁波实验的先导。 1885年,赫兹到卡尔斯鲁高等工业学校担任实验物理学教授,有幸发现该校实验室里有种名为黎斯(Riess)线管的振荡线圈。这种线圈具有初级和次级,若给初级绕组输入一脉动电流,在次级线圈两端的狭缝中间便会产生电火花。赫兹断定这是初级线圈中电流振荡感应的结果。他又发现,如果调整初级与次级的相对位置,火花会有明显的变化,而且当次级线圈在某些位置上时,根本不会产生电火花。敏捷的赫兹立即想到,既然初级线圈中的振荡电流能激起次级
4、线圈的电火花,那么它应当具有使介质产生位移电流的能力,根据麦克斯韦的理论,这种位移电流也应是迅变或振荡的,它反过来又影响次级线圈,使它产生的电火花发生明显的强弱变化。赫兹抓住了这个思路,认为解决柏林科学院的问题的时机到了。他说:“在变化的条件下我偶然发现了次级火花现象,起初,我以为电扰动可能是紊乱的和无规律的,但是当我发现次级导体中存在一个中性点时,我就信心百倍地相信柏林科学院的问题能够解决了“。 1886年赫兹设计了一种直线型开放振荡器来代替黎斯线圈中的初级线圈。做法是:将一根短而直的导线截为两段,截口处形成火花隙,两个外端各焊上一个金属球或一块金属板,以增加振子的电容。虽然这种振子的频率需
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