赫茲如何發現電磁波的?這與麥克斯韋方程組有什么關系?( 二 )



赫茲如何發現電磁波的?這與麥克斯韋方程組有什么關系?

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赫茲如何發現電磁波的?這與麥克斯韋方程組有什么關系?

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▲ 圖1.5 海因里希·赫茲與他的妻子伊麗莎白
??到了1887年11月5日 , 他小心翼翼的向他的老板 , 亥姆霍茲遞交了他寫的論文 。?信中寫道 , 寫這封信打擾您我倍感不安 , 但它事關幾年前你要求我解決的一個難題 。?亥姆霍茲立馬回了一個明信片 , 上面短短幾個字:太帥了!論文周四就交付發表 。?突然之間 , 赫茲的人生就像開了掛一樣 。?此時已經成為他老婆的伊麗莎白給他老丈人寫信說道 , 實驗做的太順了 。現在就像從自己的袖筒里輕而易舉的拿出了漂亮的實驗結果 。當然他為此非常開心 , 我也一樣 。每次他給我談起實驗滿臉都放光 , 看起來就像一個二傻子一樣 。

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▲ 圖1.6 亥姆霍茲給赫茲回信的明信片

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▲ 圖1.7 光是按一種電磁波
??那時赫茲已經注意到紫外線會影響實驗結果 , 這也使他稱為了解光電效應的第一人 。? 接著 , 讓赫茲倍感驚訝的是 , 這種新的波居然也可以被鏡子反射 , 就和可見光線效果一樣 。?因此 , 赫茲架起了一個與放電花火平行的鏡子 , 電磁波在鏡子反射回來 , 形成了駐波 。?駐波可以由振動劇烈的波腹和相互抵消的波節構成 。赫茲在電線與鏡子之間移動接收器 , 可以看到在波腹的地方火花變大 , 在波節地方消失了 。?
利用這種方式赫茲測量了電磁波的長度 。?通過理論分析 , 赫茲知道電磁波的頻率大約為70MHz 。嘿嘿 , 也就是每秒七千萬個他自己的名字 。?于是他使用簡單的乘法便計算出波的速度 , 等于波長乘以波動頻率 。?就是利用這簡單的方法 , 他便計算出電磁波的速度 , 大約是每秒三十二萬公里 。這與當時已知的光速很接近了 , 即每秒鐘三十萬公里 。?當然他并沒有打破光速 , 只是測量誤差使得他測量電磁波速度比光速快 。

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▲ 圖1.8 間隙火花產生裝置
??赫茲不僅僅驗證了光是一種電磁波 , 他也創建了自己獨特的一種電磁波 , 無影無蹤分布在世界的各個角落 。?赫茲的論文已經發表 , 就立即建立起國際上的聲望 。?威廉·湯普森 , 也被稱為卡爾文勛爵 , 也對法拉第和麥克斯韋本人和他們的理論都有過重要的影響 , 談起赫茲 , 他說:赫茲的電磁波論文是法拉第思想燦爛成就的一座豐碑 。?赫茲獲得邦德大學的全職教職 。?他購買了一座漂亮的大 HOUSE , 還有一個之前用于醫學實驗的小房間 , 可能以備化學藥劑污染 。?也許是這個原因 , 或者其他不可琢磨的命運 , 從1982年七月開始赫茲開始感到偏頭痛 , 后來被診斷為血液紊亂 。在1894年新年的第一天 , 他36歲便英年早逝 , 留下了痛不欲生的妻子和兩個年幼的女兒 , 一個6歲 , 一個2歲 。

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▲ 圖1.9 赫茲實驗室中的設備
??我們可以設想 , 如果赫茲不是那么早的離開這個世界 , 也許他可以發明無線電報 , 或者無線電通訊技術 。?然而在他生前并沒有看到他的發明被實際應用 。關于實驗他曾說過 , 這些結果并沒有什么用處 , 只是一個來證明麥克斯韋理論是否正確的實驗結果 。?我們可以獲得這種神秘的電磁波 , 但無法肉眼看到它們 。但它們就在那里 。?在赫茲去世的幾個月后 , 一個20歲的愛爾蘭后裔意大利的小伙子 , 名叫馬可尼 , 看到了海因里奇·赫茲的訃告 , 從而癡迷于創建長距離無線電報的想法 。?也許僅僅使用間隙火花放電的方式并無法走得更換 , 更別說跨大西洋發送信息 。?幸運的是 , 五年之后另外一個電磁學領域的大神 , 尼古拉·特斯拉參加了法國巴黎世界博覽會 。了解了赫茲實驗的神奇 。?特斯拉便開始自己制作間隙火花發生器 , 最終發明了特斯拉線圈 , 一種可以創建巨大電弧的裝置 。

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