電磁波的發(fā)現(xiàn)

無線電報、雷達等都是用電磁波來傳遞信息的通訊工具。那么，電磁波是怎樣被發(fā)現(xiàn)，又是誰最早發(fā)現(xiàn)的呢？

電磁波的發(fā)現(xiàn)，是幾代科學家、發(fā)明家共同努力的結(jié)果。故事還得從法拉第說起——

法拉第，一個倫敦鐵匠的兒子，小學沒畢業(yè)就被父親送到小書店和裝訂作坊當童工。雖然失去了在學校學習的條件，可是，法拉第沒有停止過讀書。他白天干活，晚上就在小書店翻閱大量的科學書籍，漸漸地，他完全被科學的大千世界迷住了。

有一次，聽說著名化學家戴維要舉行科學講演會，法拉第想盡辦法弄到一張聽講券。聽講中，他全神貫注地邊聽邊記著筆記，還把臺上做的試驗畫下來，以便回去照著做。

此后，法拉第每次都去聽戴維的講座，而且都認真地做好記錄。法拉第還把筆記裝訂成冊，作為拜師的見面禮寄給了戴維。法拉第的勤奮好學使戴維大受感動，答應(yīng)把他收在身邊做助手。

真是如魚得水，法拉第在科學的海洋里盡情地遨游。

1819年，丹麥科學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了一個有趣現(xiàn)象——通電導線能引起旁邊的磁針轉(zhuǎn)動。消息傳來，法拉第憑著直覺立刻想到：既然電流能產(chǎn)生磁，那么磁能不能產(chǎn)生電流呢？他隨即在筆記本中記下了這一科學閃念：“把磁轉(zhuǎn)化為電?！?/P>

之后，法拉第為了實現(xiàn)這一目標，做了許許多多次實驗，結(jié)果都失敗了。

1831年IO月17日，法拉第照例很早就進入實驗室，一直干到太陽落西還是理不出頭緒。他又累又急，倒在身旁的椅子上，順手就將長條磁鐵往線圈里一扔。就在這一剎那，法拉第好像看見了電流計的指針向左偏了一下，會不會是多年來一直思考這個問題產(chǎn)生了錯覺？法拉第忘記了疲勞，立即站起身來想抽出磁鐵重做一次，驗證一下，就在他抽出長磁條時，電流計指針又向右偏轉(zhuǎn)了。啊，奇跡出現(xiàn)了！磁產(chǎn)生電流了。

法拉第高興得手舞足蹈起來。這時，妻子塞勒送晚餐進來，正好迎面撞上法拉第，塞勒手中的牛奶、面包、牛排，“呼啦”全部掉在地上。妻子真的生氣了：“你這個瘋子，不想吃了。”

“不吃了，今天磁變電了，有電就夠了?！狈ɡ诩磁d唱起自編的“了了”歌，竟像一個頑童。

有人曾經(jīng)問過法拉第：“您發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)到底有什么用處呢？”法拉第已經(jīng)朦朧地意識到：人類將會很快地開拓出一個嶄新的電氣化和電子技術(shù)的時代。他風趣地回答：“剛生下來的嬰兒，您說他有什么用處呢？”

就在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的當年，在英國愛丁堡附近，誕生了一位去接法拉第手中“接力棒”的偉大人物——麥克斯韋。

麥克斯韋從小喜愛科學，又刻苦鉆研，富有創(chuàng)新精神，不到10歲就隨父親去聽科學講座，在他15歲時，就寫了一篇數(shù)學論文，發(fā)表在愛丁堡皇家學會學報上，顯露出數(shù)學天賦。

還在劍橋大學讀書時，麥克斯韋就十分敬佩法拉第，并認準了電磁學這個主攻方向。1860年，麥克斯韋到倫敦皇家學院任教。一個秋高氣爽的晴天，他特意拜見了法拉第。年剛29歲的麥克斯韋和他所尊敬的年近七旬的科學大師緊緊擁抱，法拉第連聲說：“這下好了，有了你，‘電磁學’這個嬰兒就要長成巨人了。”

麥克斯韋的數(shù)學分析技巧和法拉第的物理直覺能力兩者開始會合了。經(jīng)過5年的潛心研究，麥克斯韋發(fā)表了一組描述電磁場運動規(guī)律的方程，他證明了：變化的磁場可以產(chǎn)生電場，變化的電場又可以產(chǎn)生磁場，預言了電磁波的存在。

電磁波，終于被麥克斯韋慧眼識破了。

麥克斯韋預言電磁波的存在，但是他的電磁理論當時只有少數(shù)幾個猶豫不決的支持者，多數(shù)知名物理學家并不贊同。德國的亥姆霍茲經(jīng)過很多年后才接受，而英國的威廉·湯姆遜至死都不承認。

這種難堪的境地也真夠麥克斯韋受的！

但是，科學之路并不會因為暫時出現(xiàn)的陰云而斷掉，赫茲，這位德國年輕的科學家接過了科學的接力棒，在電磁波理論上繼續(xù)研究起來。

赫茲曾受學于亥姆霍茲，并當過他的助教。1884年他對麥克斯韋理論作了某種發(fā)展。1886年他又開始進行直接證明電磁波存在的實驗研究，要知道，麥克斯韋生前擔心這種證明會是永遠無法實現(xiàn)的。

促使赫茲去驗證麥克斯韋預言的正確性是一次偶然的發(fā)現(xiàn)引起的。

這天，他在做一次放電試驗，忽然發(fā)現(xiàn)在附近的線圈上迸發(fā)出小火花。他又重復了幾次，均是如此。他馬上想到，這是電諧振的結(jié)果，這種現(xiàn)象就像人們在聲學試驗中所觀察到的情況一樣，當兩個同樣的音叉并排放著的時候，只要其中一個音叉受到振動，兩個音叉就同時發(fā)出聲音?！皩?，這是諧振，是由麥克斯韋所預言的波引起的。”

赫茲馬上開始進行系統(tǒng)的試驗。

兩年后，赫茲在實驗室里，用簡單的設(shè)備做了一個出名的實驗：他將兩個用空氣隙隔開的金屬小球接上高壓交流電，使電荷交替地涌入兩個小球，每當兩個小球電勢差最大時，就有電火花跳過空氣隙。赫茲用一根導線彎成環(huán)形，線的兩端之間有一個空氣隙，做成了一個能探測電磁波的檢波線圈。當火花發(fā)生器通電后，檢波器的空氣隙里果然出現(xiàn)了小小的火花?？梢娀鸹òl(fā)生器的電流能產(chǎn)生輻射，它的能量能跨越空間，從發(fā)生器送到接收器。

兩年的不懈努力，赫茲終于在1888年發(fā)現(xiàn)了電磁波，那就是在一個電路發(fā)生振蕩放電時，附近的一個沒有電源的電路也出現(xiàn)了電火花。他又進一步研究，觀察到了電磁波也像普通光波一樣，具有反射、折射、衍射等性質(zhì)。這樣，麥克斯韋于24年前所作的預言完全得到了證實。

7年以后，馬可尼和波波夫利用赫茲的電磁實驗，分別發(fā)明了無線電報，開創(chuàng)了通信技術(shù)的新紀元。

后來愛因斯坦對法拉第、麥克斯韋、赫茲作了如下評述：

法拉第和麥克斯韋的思想，是物理學自牛頓以來的一次最深刻和富有成效的變革；……麥克斯韋的天才迫使他的同行們在概念上要作多么勇敢的躍進。只是等到赫茲以實驗證明了麥克斯韋電磁波的存在以后，對新理論的抵抗才被打垮。