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(lái)源于19世紀(jì)英國(guó)的物理學(xué)家麥克斯韋的一個(gè)偉大的預(yù)言。麥克斯韋自幼聰穎，10歲時(shí)進(jìn)入愛(ài)丁堡中學(xué)學(xué)習(xí)，14歲就在愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊上發(fā)表了一篇關(guān)于二次曲線作圖問(wèn)題的論文，已顯露出出眾的才華，少年的他在數(shù)學(xué)中極有天賦。16歲進(jìn)入愛(ài)丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理。麥克斯韋大學(xué)畢業(yè)不久，讀了法拉第的《電學(xué)實(shí)驗(yàn)》后，被書(shū)中新穎的見(jiàn)解所吸引，特別是對(duì)于法拉第提出的“場(chǎng)”和“力線”的概念?？墒撬⒁獾饺珪?shū)竟無(wú)一數(shù)學(xué)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(xué)才能來(lái)彌補(bǔ)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(yáng)說(shuō)：“我驚異地發(fā)現(xiàn)，這個(gè)數(shù)學(xué)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(ài)好、志趣上非常相投，談得很是投機(jī)。法拉第與麥克斯韋有一段精彩的對(duì)話：“你不應(yīng)停留在用數(shù)學(xué)解釋我的觀點(diǎn)，而應(yīng)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(xué)的發(fā)展，改變了人們的生活。在法拉第的激勵(lì)下，麥克斯韋總結(jié)了前人對(duì)電磁規(guī)律的研究成果，最終建立了完整的電磁場(chǎng)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(shí)在數(shù)學(xué)上極有天賦。2、麥克斯韋受到法拉第巨大的激勵(lì)。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(chǎng)理論：

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

麥克斯韋相信自然界規(guī)律的統(tǒng)一與和諧，相信電場(chǎng)與磁場(chǎng)具有對(duì)稱(chēng)之美。他大膽地提出的相似和聯(lián)系。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考提出假設(shè)：變化的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。推廣：（1）恒定的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)），不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）。（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。光是一種電磁波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。1、試驗(yàn)裝置：a.連接感應(yīng)圈的兩個(gè)金屬球。b.導(dǎo)線環(huán)上的兩個(gè)金屬球。2、試驗(yàn)現(xiàn)象：

當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過(guò)時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過(guò)了火花。3、現(xiàn)象解釋?zhuān)?/p>

當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過(guò)時(shí)，立刻產(chǎn)生了一個(gè)交變電磁場(chǎng)，形成電磁波在空間傳播，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線環(huán)時(shí)激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)中也產(chǎn)生了火花。4、捕捉電磁波的模擬試驗(yàn)：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(chǔ)上，建立了電磁場(chǎng)方程組，導(dǎo)出了變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，從而預(yù)言了電磁波的存在。1888年赫茲（德）通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(tái)無(wú)線電接收機(jī)，第二年三月他又用這個(gè)裝置傳送了世界上第一份無(wú)線電報(bào)，電文是“亨利?赫茲”。1899年，馬可尼（意）在英法兩國(guó)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(duì)無(wú)線電技術(shù)做出了杰出的貢獻(xiàn)，榮獲1909年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。小結(jié)一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論1．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)2．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)3．電磁場(chǎng)→傳播→電磁波4、電磁波不需介質(zhì)，以光速傳播。二、赫茲證實(shí)：1、電磁場(chǎng)、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(zhì)。1、關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是：A、在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng)B、在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)C、均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)D、周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)。D2、以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說(shuō)法中正確的是：A、機(jī)械波與電磁波在本質(zhì)上是一致的B、機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速，不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)。C、機(jī)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