赫茲是如何驗證電磁波的

2021-03-04 05:29:17 字數 2623 閱讀 9794

1樓:易書科技

2023年10月的一天,柏林大學冷冷清清的教學大樓突然熱鬧起來,底層的一間寬敞的階梯教室裡坐滿了學生,連走廊裡都站了人,大家都靜心聆聽著當代物理大師赫爾姆霍茨教授侃說電學史:「由於牛頓力學的影響,人們總企圖用力學的觀點來解釋電磁現象,企圖仿照力學的理論體系來建立電磁理論。唉,這可是一條『無原的荒路』啊!

」這句話如石破天驚,引起了一陣騷動。大師接著就詳盡地講解了麥克斯韋的理論,最後滿懷希望地說:「他的理論高深,多數人聽不懂,對『位移電流』表示懷疑,我希望在座的諸位能澄清目前種種混亂的解釋,求得乙個統一的理論。

」此時聽眾席上有位青年,原來是附近工程技術學院的學生,因慕名而來坐在前排,聽完了大師**遠矚的一席演說,只感到自己如大夢初醒一般,立即返回學校捲起鋪蓋,投師到赫爾姆霍茨門下,這位學生名叫亨·路·赫茲(1857~1894)。

2023年2月22日生於德國的漢堡市。他父親是一位律師和**議員,對人文科學很有造詣,他因此學會了多種語言,還學習過美術。在他中學畢業的時候,父親把他叫到跟前,問道:

「孩子,該考慮考慮自己一生選擇的道路了,你將來想幹什麼呢?」

「當工程師。」赫茲響亮地回答。父親深知他有一雙巧手,便讚許地點點頭,原來赫茲有一位祖叔,特別喜歡實驗科學,在他的影響下,赫茲從小就養成了動手的好習慣。

上學後,家裡還讓他拜師學木工,學車工。鋸、刨、斧、鑿他樣樣都拿得起。後來他當上了教授,教過他的師傅還惋惜地說:

「唉,真可惜,他本是乙個難得的車工啊!」

自從赫茲拜了赫氏為師,經過大師的點撥,學識上突飛猛進。以前他學的是工程,特長是動手。現在他貪婪地閱讀拉普拉斯和拉格朗日的著作,完全陶醉在嚴密的邏輯推理之中。

一年後赫爾姆霍茨出一道競賽題,要求用實驗來證明,沿導線運動的電荷是否具有慣性。赫茲獨占鰲頭,榮獲金獎。2023年赫茲獲得博士學位後就留在老師的身邊當了助手,負責物理實驗室的工作。

赫茲2023年赫茲的物理實驗室有一種稱為黎斯螺線管的感應線管,它有初級和次級兩個線圈,彼此絕緣。他發現給初級線圈輸入乙個脈衝電流時,次級線圈的火花隙中常有電火花跳過。他敏銳地感到次級線圈火花隙上的電火花,是因為初級線圈電磁振盪,次級線圈受到感應的結果。

於是他調整了初、次線圈的位置,發現次級線圈在某些位置上電火花特別強,而在有些位置上,電火花根本沒有。這一發現使赫茲極為興奮,他立即想到了麥克斯韋的電磁理論,一定是初級線圈激發的電磁場,越過了空間被次級線圈接收到了。也就是空中有電磁波在傳播。

2023年底至2023年初,赫茲對電火花現象做了進一步的研究。他把高壓的電感應線圈初級與電源連線,調節感應線圈次級的兩個極的位置,使兩極之間發生電火花。根據麥克斯韋的理論,感應線圈上每一次電火花跳躍都會產生電磁波輻射。

那麼如何來捕捉這個電磁波呢?赫茲的辦法十分簡單。將一根粗銅絲彎成環狀,並在環的兩端各焊乙個銅球。

仔細地調節圓環的位置和方向,可以發現圓環在某些位置上兩個銅球之間的空隙上閃爍起美麗的火花。這個實驗成功地證明,感應線圈上發出的電磁能量,確實被輻射出來,跨越空間傳到了接收器,並且被接收下來了。赫茲還用這套簡單的儀器測定了電磁波的波長,通過計算發現電磁波傳播的速度恰好等於光速。

2023年赫茲公布了他的實驗結果,全世界的科技人士都為之轟動。誰也沒有料到用這樣簡單的儀器就驗證了麥克斯韋的高深理論預言的電磁波的存在。赫茲被人們稱頌為「電磁波的報春人」。

他的導師赫爾姆霍茨對自己的得意門生也大為讚賞。說:「光——這種如此重要和神秘的自然力——與另一種同樣神秘或許更多地應用的力——電——有著最近的親緣關係,令人信服地證實這種現象無疑是一項重大的成就。

」並有意識地把他看做自己事業的**人。但是天公不願**之美,年紀輕輕的赫茲在2023年開始患上了一種齒齦膿腫的病。起初他還以為不礙事,但這種病十分頑固,多次手術也只能緩解痛苦,病痛的折磨使他情緒沮喪。

2023年12月4日他預感到自己可能會早逝人世,便秉燭展書,一邊流淚一邊給雙親寫了一封長信:「假如我真發生了什麼事情的話,你們不應當悲傷,但你們要感到幾分自豪,想到我屬於那些生命雖然短促但仍算有充分成就的優秀人物。我不想遭遇,也沒有選擇這樣的命運,但是既然這種命運降臨到我的頭上我也應感到滿意。

」赫茲的預感不幸應驗。2023年1月他在一次手術事故中猝然謝世,年僅37歲。赫茲過早地去世給科學事業帶來了巨大的損失。

當赫茲發現了電磁波的存在時,他的一位好朋友吉布林工程師曾寫信給他,說自己打算用電磁波來進行無線電通訊,請赫茲在理論上出點主意。但赫茲未及深思熟慮就否定了這個富有創造性的設想。他在回信中說:

「如果要利用電磁波來進行無線電通訊,空中需有一面像歐洲大陸面積差不多大的反射鏡才行。」如果他能活到2023年,知道了大氣中存在電離層,當然就不會作出如此草率的回答。

後來赫茲發現了電磁波在金屬物體面上會反射,在通過硬瀝青的三角稜鏡時會折射的時候,也未來得及進一步研究這種原理的技術應用而失去了發明雷達的機會。2023年赫茲在致力於研究電在稀薄氣體中的發射時,又一次錯過了發現x射線的機會。7年後倫琴發現x射線時所用的放電管,還是赫茲的助手萊納德提供給倫琴的呢!

所以如果赫茲能多活10年、20年、30年,這幾段科學史會不會需要改寫呢?

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關於電磁波的問題,有關電磁波的問題

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