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发现电磁波

2018-11-29

小学生学习指导(中年级) 2018年11期
关键词:赫兹电磁波火花

我们的周围,存在着一些我们看不见、闻不到、摸不着的神秘电波,它们能够传递能量、传送信息,能够对人产生各种各样的作用。它们速度极快,穿行在世界的各个角落,穿行在宇宙空间里。这样的理论第一次由科学家提出来的时候,人们都说那位科学家吹牛皮、撒谎,甚至说他是个疯子。

麦克斯韦便是这样一个疯子。他总结了前人的研究成果,相信在电场的周围存在着一种电磁波。电磁波能够以波的形式快速向周围传播,它的速度可能和光速一样快。他甚至创建了一道被后世称为“麦克斯韦方程”的偏微分方程,用以描述电磁波的存在和变化形式。

然而,麦克斯韦虽然获得了人们的尊敬,但是,他始终无法从事实上证明电磁波的存在。科学家仍然需要通过某种形式,至少在实验室里,将这个看不见的精灵呈现在世人面前,才有可能让它成为人类新的朋友,新的有力帮手。

海因里希·赫兹是另一位为此付出努力的年轻人。赫兹是出生于德国汉堡的犹太人,他自幼热爱科学,从学生时代起,就全身心投入科学研究。与一般科学家不同的是,除了理论研究,赫兹还十分擅长动手实践。他对技术和技能同样有深厚的爱好,甚至曾拜一位木工为师,学习锯、刨、斧、凿这些制作工具的技巧。

为了证明电磁波的存在,赫兹做了无数尝试,最终,他在实验室里找到了答案。他将两个金属小球按一定距离放置,然后给它们通上电。蓝色的火光在两个小球间一闪一闪地跳跃着,同时发出了吱吱的响声,电场产生了。按照麦克斯韦的理论,电场产生后,便会有电磁波由此向外传播,于是赫兹在离小球大约4米远的地方,放置了一种带有缺口的铜环,作为电磁波接收器。如果缺口上也有火花跳动,就证明了电磁波确实是存在的。

赫兹观察并记录到了铜环缺口上跳动的火花,根据火花跳动的频率,计算出电磁波的波长、结束时间,又计算出它的速度。这个速度大约为每秒30万千米,与麦克斯韦的理论一模一样。至此,电磁波的理论经过数代科学家的努力,终于接近完整。

一百多年前的这场实验也许没那么惊心动魄,但它却为人类徐徐拉开了信息时代的大幕。

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