《电磁波的发现和使用&amp#183;》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电磁波的发现和使用&amp#183;(5页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁波的发现和使用麦克斯韦创立电磁理论后之。1888年,在柏林有一位叫赫兹(18571894)的青年实验物理学家完成了这项 工作。当时许多人虽叹服麦确斯韦对电磁波的完美描述,可就是找不见它。 26 岁的赫兹却别有绝招。他将 两个金属小球调到一定的位置,中间隔一小段空隙,然后给它们通电。这时两个本来不相相连的小球间却 发出吱吱的响声,并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场,那么按照麦克斯韦的方 程,电场再激发磁场,磁场再激发电场,连续扩散开去,便有电磁波传递。到底有没有呢?最好有个装置能 够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环,如果电磁波能够飞到那里,那么铜环的缺
2、 口间也应有电火花跳过,他将这些都布置好后,这边一按电键,果然那圆环缺口上蓝光闪闪,这说明发射 球和接收环之间有电磁波在动动了。既然有波,就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波 长。其实这也很简单,他将那铜环接收器向圆球发射器*近,火花时亮时无,最亮便是波峰或波谷,不亮时 便是零值,于是他便求出了波长,接着又算出了速度每秒30 万千米,正好相等于光速,也有如光一样的反 射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实,从法拉第到麦克斯韦再到赫兹,两位实验物理学家与一位 理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。各位读者,这赫兹何以有这样的成就?原因可以有许许多多,但追溯到他的学生时代
3、,有两条却极为 重要。一是他从小养成了亲自动手的好习惯,对技术和技能的学习十分爱好。他在课余时间拜了一位木工 为师,锯、刨、斧、凿已使得极为纯熟,他还学了一门车工技术,后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教 授还对他母亲惋惜地说:“唉,真可惜!他本是一个难得的车工啊!”欲话说心灵手巧,大凡只有手脚并用毫不 偷懒才能聪明。第二,赫兹小时候学习兴趣相当广泛,他学了英语、法语、意大利语,特别是在阿拉伯语 方面表现了惊人的才能,以致教师向他的父亲郑重地建议他去选学东方学。他爱美术,素描画得很好,这 又训练了他的形象思维。他爱数学,常参加数学比赛,这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师,曾 专攻过建筑,后
4、来又当过兵,这使他得到了吃苦耐劳、紧张有序的锻炼,他给父母写信说:“惰性从我的身 上真正被取缔了。 ”读者中定有不少是渴望成才的青年,我这里就他的成才略叙几笔,或许对诸君能有一点 启迪。说这赫兹发现了电磁波就如当年牛顿发现了万有引力,戴维电解出钾、钠之时,都是才刚刚二十几岁 的年纪,正宏图初展,前途无限。但在1893 年他就开始患一种齿龈脓肿的病,虽不是大病但却很顽固,多 次手术只能缓解痛苦不能去根,后来连情绪也甚觉忧郁伤感,他已自觉到将不久于人世。1893年12月4 日夜,他秉烛展纸,强忍眼泪向二老双亲写了一封既是安慰又是预告的信:“假若我真发生了什么事情的话, 你们不应当悲伤,但你们要感到
5、几分自豪,并想到我属于那些生命虽然短促但仍算有充分成就的优秀人物。 我不想遭遇,也没有选择这样的命运,但是既然这种命运降临到我的头上我也应感到满意。”这世界上实在 是不公平,许多酒囊饭袋,活到百、八十,朽而不死;而赫兹这样有功于世的人在1894年1月,以37岁 的轻轻年纪却猝然谢世。这在当时欧洲物理学界着实引起了好一阵悲哀。在他死去的第二天意大利帕多瓦 大学门口贴出了这样一张讣告:“波恩大学赫兹教授不幸于昨日去世,物理学界的一颗明星突然殒落,这是全欧洲的损失。 赫兹教授对人类最伟大的贡献,就是他通过实验终于找到了电磁波,他虽然是个德国人,但是他告诉 我们意大利人,告诉全世界人,每个人身边都有电
6、磁波,都是可以互相传递接收的,他虽然去世了,但他 指给我们的这种波却永远存在,永远陪伴我们。所以赫兹教授是属于全世界的,赫兹教授没有死,他永远 活在我们中间。为了表达对这位世界伟人的尊敬悼念,兹定于明天上午在本校礼堂举行隆重的追悼会。” 在这张讣告下边,有的人瞥一眼便匆匆离去,有的人读后一声叹息,惟独有一个小伙子却像双脚被钉 住一样,两眼瞪着讣告,嘴唇微张,半天不言不语,脸色哀伤又含沉思,心情悲痛却又激动。他在这里大 约站了一个多小时,才勉强挪动双脚,可那鞋底上像是抹了一层漆似地迈一步三回头,迟迟不肯离去。各 位读者你知道这青年是谁?他叫马可尼(18741973)出生在意大利帕多瓦城一个富有的
7、家庭中,从小受过很 好的家庭教育,养成了勤奋好学、爱动脑筋的习惯。大凡读书人可分为两类,一类是“书袋”,从小学到大 学读过的书有一人多高,不管是什么书,只要是学校规定的便只管读来,一本一本地装到肚子里,并不消 化,也不会创造,所以叫书袋。一类是“书锥”、“书钩”,这些人的眼睛就像锥子,读书时处处问个为什么, 必须把那本书锥穿再勾出点什么才肯罢休,他们读过的书不一定多,但是思维越训练越敏捷,碰到问题一 针见血,又能举一反三,因此也就不断有所创造发明。这马可尼正是这后一类人。今天见到一张讣告也要 从中勾出一点学问,他想这位赫兹教授发现的电波既然德国有,意大利也有,为什么不可以利用这些无声 无形的波
8、传递信号,传递人们的意志,让死波变活?如果真能做到这一步赫兹的功绩不是更加与日月同久长 了吗?我们纪念死者,就是要发扬他的成果,为活人多办点好事。他这样痴痴地想着,回到家里,就对父亲 说:“我似乎有这样一种感觉,即这些电波会在不远的将来供给人类以全新的和强有力的通信手段。”马可尼自从读了这张讣告之后,就立即到处收集资料,又在他父亲的别墅里架天线,埋地线,白天试,晚上调,而且居然改进了检波器制成了发射机和接收机。终于在住地与1口7千米外的山间,实现了第一次 通信联系。他欣喜若狂,立即向意大利邮电部写信要求资助,愿将自己的发明贡献给祖国的通讯事业。不 想他这封信却石沉大海,马可尼一气之下转而向英国
9、申请专利。1896 年,在伦敦港,一个青年手提着一只大箱子正要下船,海关检查人员见这人衣帽不整,神色不 定,便一把拉住他,问他箱子里是什么?这青年正是马可尼,他初来伦敦不免慌张,结结巴巴地说这是一台 发报机。当时哪有什么无线电发报机?海关人员更没听说过这个玩艺儿,把箱子翻来倒去,又将马可尼上下 打量一通,这时旁边又一个海关人员说: “怕是一个炸弹吧。 ”那检查员闻听不禁大惊,忙双手举起箱子“扑 通”一声扔到海里,返身推了马可尼一把: “去,去,去!还不赶快滚下船去!”马克尼初出家门就受到如此受欺凌,他举目无亲,愿想来找专利局的,现在手中没有了东西,谁认得 他这个叫化子?他只知邮电局是管通信的,
10、便忍气吞声下得船来朝伦敦的邮电部大楼找去。邮电部总工程师善利斯是一个十分和蔼可亲又颇爱才的老头。他一听说来访者就是马可尼,立即离开 椅子将这个可怜的小伙子楼在怀里。原来他早从英国电气杂志上看到了马可尼的专利申请,并且一直 在寻找此人,无奈没有地址,今天天使得见,喜不自禁。这马可尼几天来的一肚子委屈,现在突遇知音, 不觉扑扑簌簌地掉下泪来,又说那只宝贝箱子已沉在海里。善利斯大笑道: “孩子,有你在就有了一切。这 座大楼里的设备都供你使用,还愁再造不出那只箱子?”马可尼闻听,真不敢相信自己的耳朵,又问了一遍 方相信这是真的,不觉喜上梢,那两行泪珠也被这笑容挤得滚落地下,不知钻到哪里去了。马可尼有了
11、如此强大的后盾,如鱼得水,如虎添翼,没有几天便制出了收发报设备,在邮电部大楼顶 上与相距近3000 米外的银行大楼实现了通讯联系。过了不几天又赶上当地一场传统的游艇比赛,出发点在 港口,终点在15 千米外的海面上。过去,比赛结果的消息总得等几个小时后才能送回,岸边一般的观众常 常等得不耐烦,不等比赛结束就已散去,而那些对赛艇押了赌注的人又都一个个像热锅上的蚂蚁。今天为 了试试这新的通信设备,也为了向人们宣传一下无线电报,邮电局将来好赚钱,善利斯一早就布置了两艘 绿色的邮船,他在终点发报,马可尼在起点接收。当发令枪一响,码头上笛鸣鼓响,人声鼎沸,游艇划破 碧绿的海面,拖着一股白浪,转个弯很快在人
12、们视野里消失了。这时狂热的码头也暂时冷了下来,正当人 们神经刚刚松弛了一会儿,马可尼突然举起双手边蹦带跳地喊道:“玛丽号,玛丽号第一!玛丽号赢了!”这时 那些向这艘船押了赌注的人都半信半疑地看着这个意大利人,而那些押了其他船的人却恨得直咬牙,骂他 造谣,一时起了纠纷。正哄闹间,海面上报信的快艇已经折回,证实是玛丽号夺魁。此时,人们方才相信 那个“嘀嘀嗒嗒”的铁盒子真有千里眼和顺风耳的威力。狂欢的胜利者涌上那艘邮船,一起将马可尼抬了起 来,那个铁盒子被你争我夺地看来看去,船小人多,马可尼担心别再把铁盒子又挤落到海里,忙喊着:“放 下!放下!落水了。 ”“海边的人还怕落水么?”疯狂的人们还以为是他
13、怕落水,索性把他抬起扔到水里。大家好 一阵狂跳大笑,尽兴而散。1898年无线电波跨越了英吉利海峡,并正式用于商业。 1901年2月马可尼在英属牙买加的康沃尔建 成了一座170英尺高的电波发射塔,然后他带领助手肯普和佩基来到利物浦港,准备乘船横渡大西洋到纽 芬兰去接收康沃尔电台发出的信号。这时已是寒冬季节,朔风起,海浪翻,甲板上薄冰覆盖,人连站立都 很困难,马可尼的父亲,还有他敬爱的老师都来送行,父亲劝儿子还是不要冒险:“孩子,不是我拖你的后腿,电波能飞过45 千米的英吉利海峡,可是绝不会飞过大西洋的, 再强的 电波也会在空气中慢慢消失。 ”老师也帮着老人劝自己的学生,还是不要干这种异想天开的事
14、,说:“你若想让电波飞过大西洋,就 得先在大西洋上悬一面像欧洲那么大镜子,你要知道电波和光一样只能走直线,而地球表面是弧形的,除 非高空有一面大镜子反射,电波才能射到大西洋彼岸去。这一点,就是赫兹教授生前也是这样认为的啊!”马可尼说:“事情总是干出来的,过去谁能相信磁能变成电呢?法拉第一试,麦克斯韦再一总结,不就 既有道理又成事实了吗?干成干不成,我今天就要亲自去试试,哪怕失败了也能为后人提供一点实验数据。” 说罢他便登上“撒丁号”破浪远去了。12月 12日,马可尼带着两名助手来到纽芬兰面对大西洋的一座小山,在一座钟楼内安好收报机,又 在山上放起一面特大的六边形风筝,上面带着电线,升到 400
15、 米的高空,这是他想出来的升高天线的妙法。 一切安置停当,他便将听筒贴在耳朵上静静地捕捉着那神秘的信号。窗户外,佩基操纵着风筝,万里蓝天 没有一丝云彩;室内,肯普站在他旁边,瞪着一双大眼,紧紧地盯着桌子上的收报机。突然,耳朵里传来“嘀 嘀嘀”三声,他觉得是自己心脏的跳动,再屏息细听,又是三声,他忙将耳机扣在肯普的耳朵上说:“快 听,这是不是信号?”肯普双手按住耳机,有那么几秒,突然大声喊道:“三个短码,是他们发来的,我们胜 利了!”马可尼的电波一下子就飞出了3700 千米,在大西洋的上空人类第一次建起了通信的桥梁。世界各国 的报纸都用头条发了这条惊人的消息。1909 年马可尼因此而获得了诺贝尔奖金。