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课件网) 4.1电磁波的产生 我们能在电视上欣赏到月球车“玉兔号”拍摄的月球表面的高清晰图片，能用智能手机查阅信息、通话、导航……这一切都要归功于电磁波。 除了传递信息，微波炉烹饪美味佳肴、医用 CT 机检查体……都离不开电磁波。 1 麦克斯韦的预言 1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导线会使磁针偏转，揭示了电流的磁效应。 1831 年，英国物理学家法拉第发现电磁感应现象，表明磁也会“生电”。 电“生”磁 磁“生”电 19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，精辟地揭示了电场与磁场之间的联系，预言了电磁波的存在。 电磁场理论 （1）变化的磁场周围会产生电场 麦克斯韦提出假设： ①在变化的磁场周围会激发出一种电场———涡旋电场（感生电场）。 恒定的磁场不产生电场 ③如果磁场随时间不均匀变化，则激发的涡旋电场随时间变化。 ②如果磁场随时间均匀变化，则激发的涡旋电场是稳定的； （2）变化的电场周围会产生磁场 从场的观点出发，麦克斯韦提出： ①即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，也会在其周围产生涡旋磁场。 ②如果电场随时间均匀变化，则激发的磁场是稳定的； 电容器在充电过程中，随着电荷的增加，电容器两极板间的电场发生变化，就会在周围产生涡旋磁场。 ③如果电场随时间不均匀变化，则激发的磁场随时间变化。 交变的电场周围产生频率相同的交变的磁场， 交变的磁场周围产生频率相同的交变的电场。 交变的电场和交变的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场。这种在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波。 自然界存在许多不同频率的电磁波，它们都以光速在空间传播，可见光是人眼可见的、频率范围很小的电磁波。 涡旋电场、位移电流与麦克斯韦方程组的意 涡旋电场与位移电流是麦克斯韦电磁场理论的两个核心概念。 涡旋电场是指变化的磁场在其周围空间激发出的电场。它不同于静电场，静电电场线起于正电荷，止于负电荷，涡旋电场的电场线是闭合曲线；静电场做功与路关，但涡旋电场做功与路径有关。 麦克斯韦认为，电流能激发磁场，电容器在两极间的电场发生变化时也能激场，就好像两极间存在"电流"一样，他把这种电流称为位移电流。位移电流不是荷定向移动形成的电流，其本质是变化的电场，它可存在于真空、导体、电介质中, 不会产生焦耳热，也不会产生化学效应。 层次上应该是统一的。 麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可激发涡旋电场，变化的电场可激发涡旋磁场;电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相发，组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，另了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。从麦韦方程组可预见电磁波的存在，确定电磁波的传播速度为光速，且光也是某种频率磁波。 牛顿的万有引力定律将力学体系完美统一起来，而麦克斯韦方程组则将电磁学统一起来。它所揭示出的电磁相互作用的完美统一，使物理学家相信物质的各种相用在更高层次上应该是统一的。 2 赫兹实验 当与感应线圈两极相连的金属球间有火花跳过时，环的间隙处也有火花跳过。 当火花在 A、B 间跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收器时，导致接收器产生感应电动势，使接收器两球间隙处产生电压；当电压足够高时，两球之间就会产生火花放电现象，从而证明了电磁波的存在。 1888 年，德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。 麦克斯韦电磁场理论的建立和实验验证是 19 世纪物理学领域最重大的事件之 ... ...
