神奇的电波_刘怀景 _9787514307016

　　爱迪生曾说过：“惊奇就是科学的种子。”《酷科普发现从这里开始：神奇的电波》是一套让人备感惊奇、超酷超炫的科学书，立足于21世纪的最新科技发展喊果，紧跟时代步伐，以独特的视角、生动的文字、丰富的想象力，书中全面阐述科学知识、揭秘复系的科学现象、洞悉自然科学规律，让你领略到看似枯燥的科学其实很精彩、很有趣。

　　1819年，亥姆霍兹在综合了当时电磁学的研究成果，特别是麦克斯韦电磁场理论的基础上，以“用实验建立电磁力和绝缘体介质极化的关系，，为题．设置了柏林科学院悬赏奖。这个问题的关键是要用实验来证明麦克斯韦的位移电流存在的重要理论。赫兹认为麦克斯韦的理论是正确的，但是如何用实验来证实电磁波的存在呢？
　　他对这个难题进行了无数次实验，均未取得什么成效。然而，赫兹并没有灰心，一直思索着解决这道难题的办法。为了解决这个悬而未解的问题，赫兹除教书以外，全部时间都耗在学校实验室里。在卡尔斯鲁厄高等技术学校的物理实验室中，有一种叫黎斯螺线管的感应线圈，这种仪器有初级和次级两个线圈，它们是相互绝缘的。在实验中，赫兹发现，若给初级线圈输入脉冲电流，次级线圈的火花隙中便有电火花发生。这种现象立即引起了赫兹的注意，他敏锐地感到，这是一种与声共振现象相似的快速电磁共振过程。他想，电火花的往返跳跃表明在电极间建立了一个迅速变化的电场和磁场，因为根据尚未被实验证明的麦克斯韦的电磁理论，变化的场将以电磁波的形式向周围空间辐射。赫兹断定：次级线圈中火花隙中的电火花，是因为初级线圈电磁振荡，次级线圈受到感应的结果。
　　为了用实验来证实麦克斯韦高深莫测的电磁场理论，验证电磁波的确存在，赫兹精心设计了一个电磁波发生器，对“电火花实验”进行了一系列深入的研究。赫兹用两块边长16英寸的正方形锌板，每块锌板接上一个12英寸长的铜棒，铜棒的一端焊上一个金属球，将铜棒与感应圈的电极相连。通电时，如果使两根铜棒上的金属球靠近，便会看到有火花从一个球跳到另一个球。这些火花表明电流在循环不息，在金属球之间产生的这种高频电火花，即电磁波，．麦克斯韦的理论认为由此电磁波便会被送到空间去。赫兹为了捕捉这些电磁波，证明它确实被送到了空间．，他用=根两端带有铜球的铜丝弯成环状，当作检波器。他把这个检波器放到离电磁波发生器10米远的地方，当电磁波发生器通电后，检波器铜丝圈两端的铜球上产生了电火花。这些火花是怎样产生的呢？赫兹认为，这便是电磁波从发射器发出后，被检波器捉住了。电磁波不仅产生了，而且传播了10米远。
　　1887年11月5日，赫兹将他发现电磁波的研究成果总结《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》寄给了亥姆霍兹，论文中用实验证明了麦克斯韦的电磁场理论。亥姆霍兹一口气读完了论文，非常高兴地立即写信给他的得意门生：“手稿收到。好！星期四手稿交付排印。”仅过3天，赫兹就收到了老师的这封复信。谁也没有料想到，赫兹竞用如此简单的自制仪器验证了麦克斯韦如此深奥的电磁场理论，赫兹的论文出色地解答了1879年亥姆霍兹提出，的悬赏难题，由此荣获柏林学院的科学奖。从此，电磁波的存在得到了确认，再也没有人怀疑了。
　　从此以后，赫兹便专门从事电磁波的研究，他发现，电磁波可以毫无阻碍地穿过墙壁，不过遇到大而薄的金属片便被阻挡住了。他还测定了电磁波的波长，并计算了电磁波的传播速度，发现它在真空中的传播速度和光一样快。赫兹测量电磁波传播速度的实验，选择了一个长、宽、高分别为15米、14米、6米的教室。在离波源13米处的墙面上安装了一块4（米）×2（米）的锌板。当从波源发射出的电磁波经锌板反射后，在空间便形成了驻波。赫兹先用检波器测出电磁波的波长，再根据直线振荡器的尺寸算出电磁波的频率，最后，用驻波法精确地测量了电磁波的传播速度。1888年1月，他完成了《论电动效应的传播速度》论文，并把论文寄给了老师亥姆霍兹，赫兹在论文中肯定了电磁波的传播速度等于光速，赫兹的这篇论文发表后，受到全世界科学界的瞩目。后来发现x射线的伦琴教授写信向赫兹祝贺，赞扬他的这些实验是近几年物理学中最优异的成果。
　　接着，赫兹又进行了电磁波的反射、折射、偏振等一系列实验，证明了电磁波与光波一样，具有反射、折射和偏振等物理性质，他撰写了《论电力射线》一文，论证了电磁波与光波的同一性。现在我们常说的无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线都是电磁波。
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