电磁波的发现1.ppt

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1、电磁波的发现麦克斯韦（J.C.Maxwell，1831-1879）是19世纪最伟大的理论物理学家，经典电磁场理论的奠基人。1831年8月31日，麦克斯韦出生于爱丁堡，童年时由于受到父亲的熏陶，对自然科学产生了浓厚的兴趣。15岁时就初露锋芒，在英国《爱丁堡皇家学会学报》上发表数学论文。1847年秋天，16的麦克斯韦考进了苏格兰最高学府爱丁堡大学专攻数学物理。在这里他跟凯兰学数学、跟福布斯学物理、跟哈密顿学逻辑学。三年后，为了进一步深造，他转入英才荟萃的剑桥大学。1852年，麦克斯韦又以优异的成绩成了剑桥大学霍普金斯的研究生，同时还参加了剑桥大学著名的斯托克

2、斯（G.G.Stokes，1819-1903）讲座，在这两位数学大师的指点下，麦克斯韦进步很快，不出三年就掌握了当时所有先进的数学方法，成为一名年轻有为的数学家。麦克斯韦的生平与贡献麦克斯韦的生平与贡献麦克斯韦毕业后留校工作。起初，他研究的课题是光的色散理论，不久，他接受了威廉·汤姆孙（W.Thomson，1822-1892）的建议，开始了电磁学的研究。当他读到法拉第的《电学实验研究》后，立即被书中新颖的实验和见解所吸引，他以极大的热情迅速投入了这个大有作为的研究领域。当时，电磁学在实验研究方面的四大定律（库仑定律、高斯定律、安培定律和法拉第电磁感应定律

3、）已先后建立。特别是法拉第长期坚持对抗磁体的研究，并于1851年发表了《认磁力线》一文，这篇文章中蕴藏着朦胧的电磁理论的思想。这些先决条件为麦克斯韦的创造性研究准备了肥田沃土。随后，他于1856年、1862年、1864年发表了三篇划时代的论文，牢固地奠定了麦克斯韦电磁场理论的基础。1865年，在他的第三篇电学论文发表后不久，麦克斯韦辞去了皇家学院的教席，来到了格尼奈尔专心于《电磁通论》（ATreatiseonElectricityandMagnetism）的写作，准备对人类近两百年来的电磁学领域的研究成果作全面的总结。其中有库仑、安培、奥斯特、法拉第等人

4、的创造性劳动，也有他本人的开山之功，经过几年的甘苦，《电磁通论》终于在1873年问世，这部经典著作，以著名的方程组把电荷、电流、电场和磁场间的普遍联系完全统一了起来，电磁波传播的研究和光的电磁理论是这部著作的精髓。在物理学史上，这一鸿篇巨著可以与牛顿的《自然哲学之数学原理》相媲美。这部伟大著作于1881年、1891年相继再版，其中包含了作者许多宝贵的资料和深奥的见解。它对当代物理学家甚至对以后几代物理学家来说都是一个伟大而又不易超越的丰碑。麦克斯韦的生平与贡献麦克斯韦电磁理论在他的生前并未得到充分的重视，他在英国的荣誉亦不及法拉第，他的思想太不寻常了，就

5、像亥姆霍兹（H.V.Helmholtz，1821-1894）和玻尔兹曼（L.Boltzmann，1844-1906）这样有异常才能的人为了理解它也要花费好几年的气力。直到1888年，德国物理学家赫兹（H.R.Hertz，1857-1894）用实验的方法证实了他电磁理论预言的所有方面，麦克斯韦的理论才得到了普遍的承认。麦克斯韦的生平与贡献麦克斯韦电磁场理论的建立和证实，无疑是19世纪物理学领域最重大的事件之一，它是研究一切电磁现象的出发点，它以严谨而对称的数学形式归纳了电、磁和电磁辐射之间的最基本关系，使所有早先建立的定律都包容进去，他使人们更深刻地认识了

6、光的电磁本性，从根本上改变了人类自牛顿时代以来对世界本质的认识，引起了物理学思想领域深刻的变革，并导致了20世纪初叶狭义相对论的创立，它对整个科学的发展，对人类文明的进步都具有深远的意义。麦克斯韦的生平与贡献（1）变化的磁场产生电场；1、麦克斯韦电磁场理论：1、麦克斯韦电磁场理论：（2）变化的电场产生磁场。推广：（1）均匀变化的磁场（或电场），会产生恒定的电场（或磁场）。（2）非均匀变化的磁场（或电场），会产生变化的电场（或磁场）。[思考与讨论]：如果一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？2、电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相

7、互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。说明：静电场和静磁场是电磁场中两种特殊性的情况。3、电磁波的产生：（1）理论分析：空间某处产生一个随时间变化的电场，这个电场就会产生磁场。如果这个磁场也是随时间变化的，那么这个磁场就会新的电场。……这样下去，电磁场就会在空间区域不断向外传播形成了电磁波。4、电磁波的特点：（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，C=3×108m/s。5.电磁波与机械波比较：[传播条件]机械波传播需要介质，而电磁波不需要

8、介质也能传播。[传播规律]都遵循“V=λf=λ/T”这个关系式；且电磁波也能发生