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第十四章电磁波 第一节电磁波的发现 1 电磁场理论的核心之一 变化的磁场产生电场 实验为证 如右图 交流电产生了周期变化的磁场 上面的线圈中产生电流使灯泡发光 讨论 如果用不导电的塑料线绕制线圈 线圈中还有电场 电流吗 线圈不存在时 线圈所处的空间还有电场吗 若改成恒定的直流电 还有电场吗 有电场 无电流 无 有 麦克斯韦认为 在变化的磁场周围产生电场 是一种普遍存在的现象 跟闭合电路是否存在无关 导体环只是用来显示电流的存在 说明 在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 涡旋电场 2 电磁场理论的核心之二 变化的电场产生磁场 洞察力 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性 相信电场和磁场的对称美 事实和推理 如图所示 在电容器充 放电的时候 不仅导体中的电流要产生磁场 而且在电容器两极板间周期性变化着的电场周围也要产生磁场 大胆的假说 变化的电场产生磁场 麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场 非均匀变化磁场 激发 变化电场 均匀变化 激发 稳定磁场 不在激发 非均匀变化 激发 变化磁场 均匀变化 激发 稳定电场 非均匀变化 电场和磁场的变化关系 电磁场 如果在空间某区域中有周期性变化的电场 那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场 这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场 变化的电场和变化的磁场是相互联系着的 形成不可分割的统一体 这就是电磁场 3 伟大的预言 电磁波麦克斯韦推断 如果在空间某区域有不均匀变化的电场 那么这个变化的电场就会在空间引起变化的磁场 这个变化的磁场又引起新的变化的电场 于是 变化的电场和变化的磁场交替产生 由近及远地向周围传播 一个伟大的预言诞生了 空间可能存在电磁波 二 电磁波的特点 1 电磁波是横波 电磁波在真空中传播时 它的电场强度e与磁感应强度b相互垂直 而且二者均与波的传播方向垂直 如图所示 二 电磁波的特点 2 电磁波中的e和b这两个物理量随时间和空间做周期性的变化 3 电磁波的速度等于光速c 4 光的本质是电磁波 5 电磁波能产生反射 折射 干涉 偏振和衍射等现象 三 电磁波的实验证明 1 赫兹的电火花实验原理图 2 实验原理 当开关k突然断开时 感应线圈两端产生高压 金属杆a b两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花 每跳出一次火花 就产生一次高频振荡电流 火花放电是间歇性的 因此发射电路就间歇性的发射出电磁波 接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花 说明接收线圈接收到了电磁波 3 实验结论 证明电磁波存在 为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础 4 其它结论赫兹观察到了电
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