1電磁波的發(fā)現(xiàn)4

電磁波的發(fā)現(xiàn)一、電磁波發(fā)現(xiàn)的歷史背景

電磁波的發(fā)現(xiàn)來源于19世紀英國的物理學家麥克斯韋的一個偉大的預言。麥克斯韋自幼聰穎，10歲時進入愛丁堡中學學習，14歲就在愛丁堡皇家學會會刊上發(fā)表了一篇關于二次曲線作圖問題的論文，已顯露出出眾的才華，少年的他在數(shù)學中極有天賦。16歲進入愛丁堡大學學習數(shù)學和物理。麥克斯韋大學畢業(yè)不久，讀了法拉第的《電學實驗》后，被書中新穎的見解所吸引，特別是對于法拉第提出的“場”和“力線”的概念?？墒撬⒁獾饺珪篃o一數(shù)學公式。為了解決法拉第在這方面的不足，麥克斯韋在其教師的啟發(fā)之下，決心用自己的數(shù)學才能來彌補法拉第工作的這一缺陷。在1855年，終于發(fā)表了論文《論法拉第的力線》。

法拉第看到后，贊揚說：“我驚異地發(fā)現(xiàn)，這個數(shù)學加得很妙！”1860年，29歲的麥克斯韋去拜訪年近70歲的法拉第，兩人雖然在年齡差別很大，但是在性情、愛好、志趣上非常相投，談得很是投機。法拉第與麥克斯韋有一段精彩的對話：“你不應停留在用數(shù)學解釋我的觀點，而應該突破它！”。正是這一句話，改變了麥克斯韋的一生，改變了物理學的發(fā)展，改變了人們的生活。在法拉第的激勵下，麥克斯韋總結了前人對電磁規(guī)律的研究成果，最終建立了完整的電磁場理論。一、電磁波發(fā)現(xiàn)的歷史背景一、電磁波發(fā)現(xiàn)的背景1、麥克斯韋少年時在數(shù)學上極有天賦。2、麥克斯韋受到法拉第巨大的激勵。3、前人工作的成果是麥克斯韋取得成功的基石。1、麥克斯韋電磁場理論：

（1）變化的磁場產(chǎn)生電場；2．變化的電場產(chǎn)生磁場既然變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場，那么，變化的電場能不能夠在空間產(chǎn)生磁場？

麥克斯韋相信自然界規(guī)律的統(tǒng)一與和諧，相信電場與磁場具有對稱之美。他大膽地提出的相似和聯(lián)系。經(jīng)過反復思考提出假設：變化的電場也相當于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場在空間產(chǎn)生磁場。推廣：（1）恒定的磁場（或電場），不會產(chǎn)生電場（或磁場）。（1）均勻變化的磁場（或電場），會產(chǎn)生恒定的電場（或磁場）。（2）非均勻變化的磁場（或電場），會產(chǎn)生變化的電場（或磁場）。[思考與討論]：如果一個變化的電場會產(chǎn)生一個變化的磁場，那么下面還要發(fā)生什么現(xiàn)象呢？2、電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，它們形成一個不可分離的統(tǒng)一場，這就是電磁場。說明：靜電場和靜磁場是電磁場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)生一個隨時間變化的電場，這個電場就會產(chǎn)生磁場。如果這個磁場也是隨時間變化的，那么這個磁場就會新的電場。……這樣下去，電磁場就會在空間區(qū)域不斷向外傳播形成了電磁波。4、電磁波的特點：（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，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。光是一種電磁波5.電磁波與機械波比較：[傳播條件]機械波傳播需要介質，而電磁波不需要介質也能傳播。[傳播規(guī)律]都遵循“V=λf=λ/T”這個關系式；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]機械波傳播的是機械能，電磁波傳播的是電磁能。1、試驗裝置：a.連接感應圈的兩個金屬球。b.導線環(huán)上的兩個金屬球。2、試驗現(xiàn)象：

當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時，導線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。3、現(xiàn)象解釋：

當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時，立刻產(chǎn)生了一個交變電磁場，形成電磁波在空間傳播，經(jīng)過導線環(huán)時激發(fā)出感應電動勢，使得導線環(huán)中也產(chǎn)生了火花。4、捕捉電磁波的模擬試驗：6.赫茲的電火花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_0021865年麥克斯韋（英）在法拉第的理論基礎上，建立了電磁場方程組，導出了變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，從而預言了電磁波的存在。1888年赫茲（德）通過實驗證明了電磁波的存在，且算出電磁波速為光速。1895年波波夫（俄）研制成世界上第一臺無線電接收機，第二年三月他又用這個裝置傳送了世界上第一份無線電報，電文是“亨利?赫茲”。1899年，馬可尼（意）在英法兩國海岸之間相隔45公里通訊。1901年他發(fā)送了“S”

字母，距離是3700公里，他對無線電技術做出了杰出的貢獻，榮獲1909年度諾貝爾物理學獎。小結一、麥克斯韋電磁場理論1．變化的磁場產(chǎn)生電場2．變化的電場產(chǎn)生磁場3．電磁場→傳播→電磁波4、電磁波不需介質，以光速傳播。二、赫茲證實：1、電磁場、電磁波的存在。2、電磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，證明了電磁波與光具有相同的性質。1、關于電磁場理論，下列說法正確的是：A、在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B、在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C、均勻變化的磁場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的電場D、周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場。D2、以下關于機械波與電磁波的說法中正確的是：A、機械波與電磁波在本質上是一致的B、機械波的波速只與介質有關，而電磁波在介質中的波速，不僅與介質有關，而且與電磁波的頻率有關。C、機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D、它們都能發(fā)生反射、折射、干涉