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电磁波存在的证实者赫兹

时间:2022-02-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:  从小就喜欢电磁学的赫兹,后来在恩师赫尔姆霍兹的指引下,对麦克斯韦的电磁理论和韦伯电力与磁力瞬时传送的理论深深吸引,并沉迷其中。赫兹决定从实验中寻找答案。  电磁波的发现为赫兹带来了空前的声誉,开创了无线电电子技术的新纪元。  赫兹不仅在电磁学方面作出了突出贡献,他还涉足了气象、材料硬度等领域的研究,也取得了可喜的成绩。为了纪念他的功绩,人们用他的名字来命名各种波动频率的单位,简称“赫”。

        未经科学实验证明的电磁理论,始终处于“预想”阶段。赫兹站在这个科学的转折点,把伟大的预言变成了世人皆知的真理,这一发现推动了物理学的发展,为大规模应用电磁波铺平了道路。

  赫兹1857年2月22日生于德国汉堡。他从小思维就活跃,对数学和物理就产生了浓厚的兴趣。十九岁进入德累斯顿工学院学工程,但还是禁不住自然科学的诱惑,第二年转入柏林大学,改读物理学。1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。四年后,接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授。

  从小就喜欢电磁学的赫兹,后来在恩师赫尔姆霍兹的指引下,对麦克斯韦的电磁理论和韦伯电力磁力瞬时传送的理论深深吸引,并沉迷其中。在精心研读之后,他开始问自己:麦克斯韦预言的电磁波到底存不存在呢?赫兹决定从实验中寻找答案。

  在恩师的指导和帮助下,实验必需的设备——振荡器很快制成了。但接下来的实验却屡次失败,这让他陷入了困境。疲惫不堪的赫兹坐在桌旁,他早已忘记了这是第几次失败。但他没有灰心,坚持做实验。当把所有能想到的情况都试验出结果的时候,他几乎走到了崩溃的边缘。

  1888年,他停止试验,开始冥思苦想,在先前努力的基础上新的思路终于出现了。他依照麦克斯韦电扰动能辐射电磁波的理论,设计了一套电磁波发生器,它将以感应线圈的两端接于产生器的二铜棒上,当感应线圈的电流突然中断时,感应高电压使电火花隙之间产生火花,瞬间电荷便经由电火花隙在锌板间振荡。他通过调谐电磁辐射源的内部要素,加大每秒钟振荡的次数进行试验,终于发现了电磁波的存在,并且测出电磁波传播的速度等于光速。这和麦克斯韦预言的结果是一样的,此后他又进一步完善了麦克斯韦方程组,使其更优美、对称,得出了麦克斯韦方程组的现代形式,麦克断韦因赫兹的发现而获得了无上的光彩。

  1888年年初,赫兹把他的试验结果公布于众,立刻引起了整个科学界的注意,影响之大完全超乎了自己的预料。在发现电磁波不到6年,用电磁波技术的发明创造如雨后春笋般相继问世,如无线电报、无线电导航、无线电话以及遥控、遥感、卫里通讯等等,使整个世界面貌发生了翻天覆地的变化。

  电磁波的发现为赫兹带来了空前的声誉,开创了无线电电子技术的新纪元。但他并未因此满足而驻足不前,而是继续奋斗在试验室,研究了紫外光对火花放电的影响,发现了在光的照射下物体会释放出电子的光电效应。他的这些发现,为后来爱因斯坦发现光量子理论奠定了基础。

  赫兹不仅在电磁学方面作出了突出贡献,他还涉足了气象、材料硬度等领域的研究,也取得了可喜的成绩。正当人们对他寄以更大期望时,他却带着年仅36岁的生命悄然离去了。为了纪念他的功绩,人们用他的名字来命名各种波动频率的单位,简称“赫”。

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