电磁波的发现及其应用

摘 要：电磁波自发现至今，已经离百年时光，但是其给我们现代人类社会所带来的改变可谓翻天覆地。时至网络化社会的今日，电磁波承载着我们日常生活数以亿计的通信与交流。同样，作为高中物理知识的一个重要组成，对电磁波的学习和理解，对我们日常生活和未来的学习都有着重要的意义。本文简要的介绍了电磁波的发现过程及其应用意义。

关键词：电磁波；麦克斯韦方程组；赫兹；发现；应用

现如今，电磁波渗透进我们生活的方方面面，我们每天都生活在电磁波环绕的环境当中，从手机信号到射电天文望远镜，电磁波在现代科技中发挥着重要的作用。

从广播播音，电视传输画面，手机打电话上网，太空通讯，都是由于电磁波的发现和应用。而雷达、微波炉、无线网络甚至医学上的 X 光、核磁共振同样都是通过电磁波来运作的。甚至可以说，电磁波的使用范围已经把整个世界都囊括了进去。

一、电磁波

如上图所示，为电磁波的波谱图，可见，其范围涵盖了从伽马射线（γ射线）、可见光到无线电波等非常广泛的范围。而从科学的角度来定义，电磁波属于能量的一种，通过不断地研究与发现：凡是在絕对零度以上的物体，都会相应的释出电磁波。并且温度越高，所释放出的电磁波的波长就越短。

通过上述的电磁波谱我们也可以看到，除占有非常小比例的可见光波外，人们是看不见无处不在的电磁波的。但它在我们日常生活中发挥的意义可谓不言而喻。

二、电磁波的发现

电磁波的发现过程可谓比较曲折，对于电磁波的预言是由著名的物理学家麦克斯韦，他凭借对电磁学研究取得的的成就被誉为继·牛顿之后，“物理学的第二次大统一”，是对二十世纪最有影响力的物理学家。他早在1864年就通过对前人研究的总结和数学上的推导，预言了电磁波的存在，他创立的麦克斯韦方程组将电磁学的概念进行了完美的统一。

然而，实际上，在麦克斯韦对电磁波预言的20年后，直至1887年，由物理学家赫兹实验验证了电磁波的存在。当时，虽然人们叹服麦克斯韦方程组对于电磁波在理论意义上多大完美描述，但一直以来人们却无法真正找到电磁波的存在。

赫兹通过巧妙的实验验证，终于证实了电磁感应产生电磁波这一事实。当时，赫兹得到如下右图中实验器材所产生的现象的启发：他将一根弯成长方形的铜线两端之间留有一个很小的间隙，从而构成一个开路（称之为副电路），然后用一条导线将这个副电路连接到正在 由感应线圈激发放出电火花的回路之上，这时副电路的间隙中也会有出现电火花现象，而这就是他发现电磁波的起点。通过对这一实验的进一步研究与完善，赫兹最终通过实验验证了电磁波的存在。

三、电磁波的应用

虽然电磁波已经有了较为完善的理论体系和实验验证，但是真正开辟电磁波应用先河的当属马可尼，他率先应用了电磁波实现了无线通信。也正是自此，揭开了现代通信时代的大幕。

（一）无线电波

线电波通常情况下指的是3KHz至3THz频段内的电磁波。它的出现和应用称得上是人类文明的一次重大进步，已经成为当今人们信息交流的主要手段。无线电波的应用，直接提升了信息传递的速度和传递量，使得地球上相距再远的两个地方，都可以通过无线电波迅速架起一座沟通的桥梁。日常生活中的手机，收音机，雷达，卫星通信，甚至包括我们日常生活中已经必不可少的WIFI等设备和技术使用的信号都属于这一频段的电磁波。

而且无线电波不但可以满足地球上我们的通讯需要，同时还可以用来观测宇宙信息。前段时间刚刚搭建完成的世界最大的射电望远镜，可用于搜寻外星天体，、观测脉冲、探索宇宙起源以及星系与银河系的演化等，甚至可以搜索星际通讯信号，探索地外文明。更加值得骄傲的是这台射电望远镜是由我国科学家建造的。

（二）x射线

X射线又称为伦琴射线，是现在应用普及度非常高的一种射线，它的频率比较高，原子内层电子受激辐射会产生X射线。应用X射线的穿透性好的特性，在机场车站等安检关口都有X射线探测仪。同时X射线也可以用于医院的透视检查，就是平时所说的“X光”。

X射线透过人体组织，由于不同组织密度不同，X射线的穿透率是不一样的，因此就可以凭借投射的阴影不同分辨出人体内的各种组织、骨骼等情况。值得注意的是由于金属内的自由电子会对X射线有一定的吸收和色散引起自身活动加强和内能增加，即金属会吸收X射线并将其能量转化成热能，所以在做X光检查时，是不允许携带首饰、硬币等金属物件的。

四、应用展望

我们现代生活是一个被电磁波包围的世界，它在我们的生活中发挥着重要的作用。而隨着科技的发展，我们对于电磁波的认识和应用仍在逐步加深，工业上用γ射线射线进行金属探伤、军用电磁脉冲武器、医用的红外理疗设备等等，很电磁波在实际生活、医疗甚至军事领域中都有着重要的应用。

而我们现代电子电气时代的基础，正是电磁波给的进步带给我们的，从前太阳的电磁波为地球生命提供了生长的最初能量，现在人类应用电磁波将现代文明推向一个新的高度！

作者简介：

王新帅（1998-），男，汉族，河北邯郸人，邯郸一中学生。