20200128电磁波传播介质存在吗
电磁波的传播与反射
电磁波的传播与反射电磁波是电场和磁场相互作用而形成的一种波动现象。
它具有传播性质，可以在真空和介质中传播，并且在传播过程中会发生反射。
本文将探讨电磁波的传播特点以及反射现象。
1. 电磁波的传播特点电磁波是一种横波，其传播方向垂直于电场和磁场的振动方向。
根据波长的不同，电磁波可以分为不同的频段，例如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波在真空中的传播速度为光速，约为3.0×10^8米/秒。
在介质中，电磁波的传播速度会减小，且与介质的折射率有关。
折射率越大，电磁波的传播速度越慢。
2. 电磁波的传播途径电磁波可以通过直线传播或者弯曲传播。
在真空中，电磁波直线传播，沿着一条直线路径传输。
在介质中，电磁波沿着折射定律的规定路径传播，即当电磁波由真空进入介质时，会出现折射现象，改变传播方向。
电磁波还可以通过反射和折射来传播。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，产生改变传播方向的效果。
而当电磁波遇到介质的边界时，如果边界没有被穿透，电磁波会发生反射，将一部分能量反射回原介质，另一部分能量继续传播到新的介质中。
3. 电磁波的反射现象电磁波的反射是指当电磁波遇到介质边界时，一部分能量被反射回原介质，而另一部分能量继续传播到新的介质中。
反射现象遵循反射定律，即入射角等于反射角。
在反射过程中，电磁波的振动方向不发生改变，但会发生相位的变化。
当电磁波从较低折射率的介质传播到较高折射率的介质中时，发生反射时相位发生180°的变化。
而当电磁波从较高折射率的介质传播到较低折射率的介质中时，相位则不发生变化。
反射现象在实际生活中有着重要的应用。
例如，反射在光学领域中被广泛应用于镜面反射、光学镜片和光纤通信等。
此外，反射还可以用于雷达测距、声波的传播和声音的回音等方面。
总结起来，电磁波是一种通过电场和磁场交互作用而形成的波动现象。
它具有传播特点，可以在真空和介质中传播，并且会发生反射现象。
电磁波的特性和传播方式
电磁波的特性和传播方式电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播方式。
它在自然界中广泛存在，并在现代科技中发挥着重要的作用。
本文将介绍电磁波的特性以及它的传播方式。
一、电磁波的特性1. 频率电磁波的特性之一是频率，它指电磁波每秒钟震动的次数。
频率用赫兹（Hz）表示。
常见的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，它们的频率从低到高不等。
其中，无线电波的频率较低，γ射线的频率较高。
2. 波长电磁波的波长是指电磁波一个完整震动周期的长度。
波长用米（m）表示。
波长和频率有一个简单的数学关系，即波长 = 光速 / 频率，其中光速为300,000,000米/秒。
根据这个关系，频率越高，波长越短；频率越低，波长越长。
3. 能量电磁波具有能量，能量的大小与电磁波的强度有关。
电磁波的能量密度可以通过功率来表示，单位为瓦特/平方米。
功率越大，能量密度越高。
同时，随着距离光源的增加，电磁波的强度将减弱。
二、电磁波的传播方式1. 真空传播在真空中，电磁波可以自由传播。
由于电磁波不需要介质进行传递，因此在太空中无需空气、水或其他物质的存在，就能够传播。
这也是无线电波、微波、X射线和γ射线等电磁波能够在太空中传播的原因。
2. 介质传播大部分情况下，电磁波的传播都需要介质的存在。
介质可以是任何物质，包括空气、水、岩石等。
电磁波在介质中传递的速度会发生变化，这取决于介质的性质。
在不同的介质中，电磁波的传播速度会有所差异。
3. 反射和折射当电磁波遇到边界时，会发生反射和折射现象。
反射是指电磁波在遇到边界时被反弹回原来的介质。
折射是指电磁波穿过边界时改变方向。
这些现象在日常生活中有着广泛的应用，比如镜子中的反射和棱镜中的折射。
4. 散射散射是指电磁波在碰到较小的物体或不规则的表面时改变传播方向。
散射现象使得光在大气中传播时，空气中的微粒会散射光线，形成天空的蓝色。
5. 多径传播多径传播是指电磁波在传播过程中，由于经过多条不同路径的干涉和衍射效应产生多个传播路径。
电磁波电磁场的传播特性
电磁波电磁场的传播特性电磁波是一种同时具有电场和磁场的波动现象，其传播特性是物理学研究的重要内容之一。
了解电磁波电磁场的传播特性能够帮助我们更好地理解电磁波的本质和应用。
一、电磁波的基本概念电磁波是电磁场的一种表现形式，由电场和磁场相互作用而产生。
根据电场和磁场的变化情况，电磁波可分为不同的频率段，例如射频、微波、红外线、可见光、紫外线等。
二、电磁波传播的基本特性1.无需介质传播：电磁波可以在真空中传播，不需要依靠任何物质介质。
这是电磁波与机械波的明显区别之一。
2.速度恒定不变：电磁波在真空中的传播速度是恒定不变的，即光速，约为3×10^8米/秒。
这也是自然界中任何物质不可超越的极限速度。
3.波长与频率的关系：电磁波的波长(λ)与频率(f)之间存在反比关系，即λ = c/f，其中c为光速。
波长越短，频率越高，能量越大。
4.电磁波的干涉和衍射：电磁波具有干涉和衍射现象，可以在适当的条件下出现波动性的表现，与粒子性的行为相结合，这也是光的粒子-波动二象性的重要体现。
5.电磁波的辐射和吸收：电磁波可以辐射到周围的空间中，也可以被物体所吸收。
当电磁波与物体相互作用时，会发生能量的传递和转化。
三、电磁波传播的应用电磁波传播的特性使得其在各个领域中得到广泛应用。
1.通信技术：电磁波的快速传播速度和远距离传输能力使得它成为无线通信的重要手段。
如无线电、微波通信、卫星通信等。
2.光学技术：可见光是一种特定频率范围的电磁波，光学技术的发展利用了光的传播特性，如光纤通信、激光技术等。
3.遥感技术：通过对电磁波的辐射和吸收特性的研究，可以实现对地球表面的遥感观测，获取大量的地理、气象等信息。
4.医学诊断：X射线、核磁共振等医学影像技术利用了电磁波在物质中的吸收和散射特性，用来检测和诊断人体内部结构和病变。
5.能源利用：太阳能利用了太阳光的电磁波能量，将其转化为电能、热能等其他形式的能源。
综上所述，电磁波电磁场的传播特性是电磁学的重要内容之一，通过对电磁波传播特性的研究，我们可以更深入地了解电磁波的本质，并将其应用于通信、光学、医学、能源等各个领域，推动科学技术的发展和人类社会的进步。
电磁波的基础知识点
电磁波的基础知识点电磁波是一种在空间中传播的电场和磁场振动，由变化的电流、变化的电场或变化的磁场产生。
它们以光速传播，在自然界中广泛存在，包括可见光、无线电波、微波、红外线、紫外线和γ射线等。
电磁波有很多基础知识点，下面将会详细介绍以下几个方面：电磁波的特性、电磁波频谱、电磁波的产生、电磁波在生活中的应用以及电磁波的危害。
首先，电磁波具有以下几个特性。
首先是电磁波是一种横波，电场和磁场振动方向垂直于波的传播方向。
其次，电磁波是一种无质量、无电荷的粒子，不需要媒质传播。
再次，电磁波的波长和频率具有确定的关系，即波长越短，频率越高。
最后，电磁波在空间传播时遵循直线传播原理，即遵循光的直线传播。
其次，电磁波的频谱包括以下几个部分。
首先是无线电波，它包括了广播、电视和手机信号等，波长范围从数千米到几厘米。
其次是微波，主要用于加热和通信，波长范围从几厘米到几毫米。
再次是红外线，主要用于热成像和遥控器等，波长范围从几毫米到纳米级。
然后是可见光，人眼可见的波长范围从红外线到紫外线，包括了红橙黄绿蓝靛紫等七种颜色。
最后是紫外线、X射线和γ射线，波长更短，能量更高，有较强的穿透能力，主要用于医学检查和治疗。
电磁波的产生方式多种多样。
最常见的产生方式是电磁振荡子的运动。
例如，当电流通过导线时，在导线周围会产生磁场，而磁场的改变会导致电场的变化，从而形成电磁波。
此外，还有电子的跃迁和分子的振动等方式也可以产生电磁波。
电磁波在生活中有许多重要的应用。
首先是通信方面，无线电波和微波被广泛应用于无线通信、卫星通信和移动通信等。
其次，电磁波在医学领域也发挥重要作用，例如X射线用于医学影像学，γ射线用于癌症治疗。
此外，还有雷达、遥感、太阳能等许多应用都离不开电磁波的使用。
然而，电磁波也存在一定的危害。
长时间暴露在强烈电磁辐射下可能对人体产生一定影响。
例如，长期使用手机、电脑等电子产品，容易引发头晕、头痛、失眠等症状。
此外，高能量电磁辐射如γ射线和X射线对人体组织有较强的穿透能力，会对人体细胞造成损害。
电磁波的特性与传播
电磁波的特性与传播在日常生活中，我们经常使用无线电、电话、电视等电磁波通信设备。
这些设备的运作离不开电磁波的传播。
电磁波是一种由电场和磁场相互耦合而产生的波动现象，它具有一些特殊的特性和传播方式。
首先，电磁波具有振荡特性。
这意味着电磁波是以一定频率振动的。
电磁波的频率越高，它的能量就越大。
根据频率的不同，电磁波可以被分为不同的区域，例如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等等。
这些不同频率的电磁波在自然界和技术应用中都起着重要的作用。
其次，电磁波可以在真空和介质中传播。
电磁波可以在没有空气或其他物质的情况下传播，这种传播方式称为自由空间传播。
同时，电磁波还可以在介质中传播，例如在水、玻璃或金属中。
不同介质对电磁波的传播有不同的影响，例如会改变波长和速度。
另外，电磁波的传播是以光速为限的。
光速是电磁波在真空中传播的速度，约为每秒30万公里。
无论电磁波的频率如何高，它们在真空中的传播速度都是恒定的。
这个特性对于我们的通信和科学研究至关重要。
电磁波的传播有两种极化方式：水平极化和垂直极化。
水平极化意味着电场和磁场的振动方向垂直于电磁波的传播方向，垂直极化则相反。
不同的设备和应用需要不同极化的电磁波来传播信号，例如卫星电视接收器通常需要接收垂直极化的信号。
值得一提的是，电磁波对环境和生物有一定的影响。
长期暴露在高强度电磁波辐射下可能会对人体健康产生不利影响。
因此，一些国家制定了有关电磁波辐射的限制标准和安全规定，以保护公众的健康。
此外，电磁波也可以发生干涉和衍射现象。
干涉是当两个波源发出的光波相遇时，它们会产生交叠和增强或减弱的现象。
这是常见的干涉现象，例如光的双缝实验。
衍射是当光波通过一个细缝或物体边缘时，它们会发生弯曲和散射的现象。
衍射现象使我们能够看到屏幕上的图像和物体的轮廓。
最后，电磁波还有许多应用。
无线电通信、卫星通信和移动电话等都是基于电磁波的传播原理。
此外，电磁波的频率也被用于医疗成像，如X射线和核磁共振成像。
电磁场理论中的电磁波传播与介质特性
电磁场理论中的电磁波传播与介质特性电磁波是电磁场的一种传播形式，它在自然界中无处不在，对我们的日常生活产生了深远的影响。
在电磁场理论中，电磁波的传播与介质特性密切相关。
首先，我们来了解电磁波的传播方式。
电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的，它们以垂直于彼此的方向传播。
电场和磁场的变化会相互影响，形成电磁波的传播过程。
根据电磁波的频率，我们可以将其分为不同的波段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
在电磁波的传播中，介质起到了重要的作用。
介质是指电磁波传播的媒介，可以是固体、液体或气体。
不同的介质对电磁波的传播速度和传播方向都会产生影响。
例如，在真空中，电磁波的传播速度是光速，约为3×10^8米/秒。
而在介质中，电磁波的传播速度会因为介质的性质而降低，这是因为介质中的原子或分子会与电磁波相互作用，导致传播速度减小。
介质的特性还会影响电磁波的折射和反射。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
折射是指电磁波在介质之间传播时改变传播方向的现象。
根据斯涅尔定律，折射角和入射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。
不同的介质具有不同的折射率，因此电磁波在不同介质中的传播方向会发生改变。
此外，介质的特性还会影响电磁波的吸收和散射。
当电磁波通过介质时，介质中的原子或分子会吸收部分电磁波的能量，并将其转化为热能。
这就是我们常说的介质对电磁波的吸收。
吸收的程度取决于介质的特性和电磁波的频率。
例如，可见光对玻璃的透过性较好，而紫外线和红外线则会被玻璃吸收。
另一方面，介质的特性还会导致电磁波的散射现象。
散射是指电磁波在介质中遇到不均匀性时改变传播方向的现象。
当电磁波遇到介质中的微观粒子或不均匀性时，会发生散射现象。
散射会使电磁波在空间中呈现出不同的方向分布，这也是我们能够看到物体的原因之一。
例如，太阳光在大气中的散射现象导致了蓝天的出现。
总结起来，电磁波的传播与介质特性密切相关。
电磁波高考知识点
电磁波高考知识点电磁波是物质最基本的性质之一，也是高考物理中非常重要的知识点。
本文将从电磁波的定义、特性、分类以及应用等方面进行论述。
一、电磁波的定义和特性电磁波是由电场和磁场共同组成的波动现象，其传播速度是光速，约为3.0 × 10^8米/秒。
电磁波既可以传播在真空中，也可以传播在介质中，其中真空中的电磁波称为无线电波或电磁波。
电磁波具有多种特性。
首先，电磁波是横波，即电场和磁场的振动方向垂直于传播方向。
其次，电磁波具有波长、频率和振幅等特性。
波长指的是相邻两个波峰之间的距离，用λ表示，单位是米；频率是单位时间内波峰通过的个数，用f表示，单位是赫兹；振幅则代表波峰和波谷之间的最大距离。
二、电磁波的分类根据电磁波的波长或频率的不同，可以将电磁波分为不同的类型。
常见的电磁波类型有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线。
无线电波的波长最长，频率最低，可用于广播和通信；微波波长稍短，频率稍高，主要应用在雷达和通信设备中；红外线的波长介于可见光和微波之间，主要用于遥控器和红外线夜视仪等；可见光在波长和频率上介于红外线和紫外线，是人眼可见的光线，具有照明和显示功能；紫外线、X射线和γ射线波长更短，频率更高，对生物具有较强的穿透性，应用于医学诊断、杀菌消毒等领域。
三、电磁波的应用电磁波在生活中有着广泛的应用。
例如，无线电波广泛应用于电视、手机、无线网络等通信领域。
微波被应用于微波炉和雷达等设备。
红外线除了遥控器和夜视仪，还应用于红外线热成像和红外线疗法等。
可见光的应用更为多样，例如在照明领域，我们使用各种类型的灯泡来发射可见光。
此外，光学仪器如显微镜、望远镜和激光器等也广泛应用于科研和医疗等领域。
紫外线被用于杀菌消毒和荧光材料激发等；X射线则用于医学影像学，如X线拍片等。
四、电磁波的安全问题虽然电磁波在各个领域都有广泛应用，但是人们对电磁波的安全问题也越来越关注。
长期接触高强度电磁波可能对人体健康产生不良影响，如电离辐射的紫外线、X射线和γ射线。
电磁波的传播与特性
电磁波的传播与特性电磁波是电场和磁场的相互作用而产生的波动现象，它在空间中传播并具有特定的特性和行为。
在本文中，我们将探讨电磁波的传播方式以及其特性。
一、电磁波的传播方式电磁波的传播方式有两种：空间传播和介质传播。
1. 空间传播在空间传播中，电磁波在真空中以光速传播。
根据波长的不同，电磁波可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同的频段。
其中，无线电波的波长最长，γ射线的波长最短。
2. 介质传播在介质传播中，电磁波需要介质作为媒介进行传播。
介质可以是固体、液体或气体。
在介质传播中，电磁波的速度会因介质的性质而有所改变，这种改变可以通过折射率来描述。
二、电磁波的特性电磁波具有以下几个重要的特性：1. 能量传播电磁波携带能量并在传播过程中将能量从一个地方传递到另一个地方。
这种能量传播是无需介质的，只要存在电场和磁场的相互作用，电磁波就能传播能量。
2. 波长和频率电磁波的波长（λ）和频率（f）之间存在着倒数关系：波长越短，频率越高；波长越长，频率越低。
波长和频率是电磁波传播的两个重要参数，它们通过以下公式相互关联：c = λf，其中c代表电磁波在真空中的光速。
3. 反射和折射电磁波在与介质交界处遇到不同介质时会发生反射和折射。
反射是指电磁波遇到界面时发生反射现象，即由入射角度相等的一束光线在界面上反射回原来的介质；折射是指电磁波在由一种介质传播到另一种介质时发生偏折现象。
4. 干涉和衍射当两束电磁波在空间中相遇时，它们会发生干涉现象。
干涉可以是增强效应，也可以是抵消效应，取决于波峰和波谷的相遇方式。
此外，当电磁波通过一个缝隙或物体边缘时，会产生衍射现象，表现为波的弯曲或扩散。
5. 偏振电磁波也具有偏振特性，即波的振动方向。
电磁波可以是无偏振的或线偏振、圆偏振等不同偏振方式。
偏振对于电磁波的传播和应用具有重要意义。
总结：电磁波在空间中以及介质中传播时表现出多种特性和行为，包括能量传播、波长和频率、反射与折射、干涉与衍射以及偏振等。
介质中的电磁波传播
介质中的电磁波传播电磁波是一种无线传播的电磁辐射，它由电场和磁场交替形成，并在介质中传播。
介质是指电磁波所处的物质环境。
首先，让我们先了解一下什么是介质。
介质是电磁波传播的媒介，可以是固体、液体或气体。
无论是空气、水还是金属，只要具备一定的物质性质，都可以作为传播介质。
电磁波在介质中传播的机制与真空中传播有所不同。
在介质中，电荷粒子的存在使得电磁波与介质发生相互作用，导致波动的特性有所改变。
这种相互作用可以分为吸收、散射和折射。
首先是吸收。
当电磁波在介质中传播时，介质中的电荷粒子会吸收部分波能。
这种吸收导致电磁波能量的减弱和衰减。
吸收的程度取决于介质的性质，例如电导率和介电常数。
其次是散射。
介质中的粒子会对电磁波进行散射，这意味着电磁波的传播方向发生改变。
散射是由于粒子与电磁波相互作用而引起的。
例如，在大气中，空气分子会对光线进行散射，使得天空呈现出蓝色。
最后是折射。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，它的传播速度和传播方向会发生改变。
这种现象称为折射。
折射是由于介质中的电磁波速度不同而引起的。
介质对电磁波的影响是由介质的特性决定的。
其中，介电常数和磁导率是介质特性中重要的参数。
介电常数描述了介质中的电磁波响应电场的能力，而磁导率描述了介质对磁场的响应能力。
不同的介质对电磁波的传播有不同的影响。
例如，金属是一种具有高电导率的介质，当电磁波在金属中传播时，电流会通过金属中的自由电子，使得电磁波能量迅速衰减。
这就是为什么金属可以有效地屏蔽电磁波的原因。
相比之下，空气是一种具有低电导率和低介电常数的介质。
在大气中，电磁波的传播速度几乎等于光速，而且衰减较小，因此空气可以作为电磁波传播的良好介质。
除了这些常见的介质外，还有一些特殊的介质对电磁波传播有着重要的影响。
例如光纤是一种具有非常低的损耗和高带宽的介质，它能够有效地传输光信号。
这使得光纤在通信领域得到广泛应用。
总的来说，介质对电磁波的传播有着重要的影响。
电磁波的传播特性
电磁波的传播特性电磁波是一种媒介无关的能量传输方式，广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域。
它具有许多独特的传播特性，这些特性在我们日常生活中起着重要的作用。
在本文中，我们将探讨电磁波传播的特性及其在不同应用中的表现。
首先，电磁波的传播速度是恒定的，即等于光速。
正是因为电磁波传播速度快，使得我们可以迅速接收到无线电广播、手机信号等。
光速的快速传播保证了信息的及时性，这对于现代通信非常重要。
其次，电磁波在空间中以波的形式传播。
与机械波不同的是，电磁波并不需要介质传播。
这个特性使得电磁波在真空中同样具有传播能力，这也是太空探索中通讯的基础。
电磁波的波动性质还表现在干涉、衍射和散射等现象上，这些现象对于天线设计、光学器件制造等具有重要意义。
电磁波也具有穿透性，它能够通过大部分物质。
然而，不同频率的电磁波在不同物质中的穿透程度却有所差异。
例如，无线电波可以穿透墙壁，但在接收信号时会受到一些衰减。
而高频率的微波则可以被水分子和金属反射，这为微波炉和雷达技术提供了基础。
了解电磁波的穿透性有助于我们合理使用无线设备和制定相应的隔离措施。
另一个重要的特性是电磁波的衰减。
随着传播距离的增加，电磁波的能量逐渐减弱。
这是由于电磁波在传播过程中会受到多种因素的影响，如自由空间衰减、材料吸收和散射等。
因此，在建立无线通信网络和电磁辐射控制方面，衰减是一个需要考虑的重要因素。
除了以上几个特性，电磁波还存在着反射和折射现象。
当电磁波遇到介质边界时，它会部分反射回来，部分折射进入新的介质。
这个特性被广泛应用于光学器件和纤维通信中。
通过设计合适的介质结构和角度控制，我们可以达到光线的聚焦和传输。
总结起来，电磁波作为一种重要的能量传输方式，具有许多独特的传播特性。
通过了解和利用这些特性，我们能够更好地应用电磁波技术，在通信、广播、雷达、光学等领域取得更好的效果。
对电磁波传播特性的深入研究将有助于推动相关技术的发展，为我们的生活带来更便捷和舒适的体验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电磁波传播介质存在吗？
Benjamin Peng 20200128
狭义相对论抛弃了电磁波的传播介质——以太。
本文在解决狭义相对论自洽性问题时得出了相反的结论：电磁波的传播是需要介质的，这种介质就是以太。
如果以太存在，物理世界会怎样？
一．以太存在
以太存在吗？如何解决以太存在的困难？
1.以太的历史背景
十七世纪，法国科学家笛卡儿认为物体之间的作用力都是通过客观存在的介质来传递的，不存在超距作用、瞬时作用，这种介质就是以太，并率先把亚里士多德提出的名词“以太”引入物理学。
胡克、惠更斯认为光也类似声波依赖于自身的传播介质，光的传播介质就是以太。
根据光、电磁波的传播现象与性质，科学家们也赋予了以太一些物理性质：（1）以太充满整个宇宙，也充满在任何物体之中。
（2）以太没有惯性质量，且“绝对静止”。
（3）以太对任何宏观物体的运动都没有阻碍作用。
（4）由于光具有横波的特征，以太应该是弹性较高的物质，以至于应类似固态形式。
（5）当一个物体相对以太参照系运动时，其内部的以太只是超过真空的那一部分被物体带动，即以太部分拽引假说。
以太从来没有显现它的踪影，人们从未感知到以太的存在，也从未通过实验证明以太的存在。
以太存在的最大困难在于以太的性质：以太如何穿过物体而不影响物体的运动。
随着迈克尔逊-莫雷实验、以及电磁理论的普及，人们抛弃了以太观念，认为电磁波就是一种客观存在，它不需要传播介质而存在。
物理学中，关于以太是否存在的争论却并没有停止。
2.孤立波与孤立子
十九世纪三十年代，苏格兰科学家J.S.罗素（J. Scott Russell，或译为拉塞尔）发现了一种奇特的波，并首次对它进行了研究。
这种波只有一个波峰，没有波谷，传播运动过程中，速度、能量几乎不衰减，传播距离非常远。
半个世纪后，通过数学研究，才弄清楚了它的性质。
这种波属于孤立波的一种，是在传播过程中不发生色散的非线性波。
（1）某些孤立波具有能量、动量、质量、电性。
所以人们把这种具有粒子性质的孤
立波称为孤立子或孤子，具有波粒二像性。
（2）和微观粒子一样，孤立子也都存在相应的反孤立子。
（3）能发生“穿越”：相遇后穿过彼此而继续自行传播（某些资料将这种现象称为“碰撞”，“碰撞”的特点是二者相遇后将反弹），并遵从动量守恒、能量守恒等规律。
目前人们观察到的、根据非线性方程求解得出的孤立子都是一维的，与三维的实物粒子还有差别。
3.物质的构成理论
孤立子不仅具有实物粒子的绝大部分性质，实物粒子也具有孤立波的绝大部分性质；微观粒子具有波粒二象性；正反粒子湮灭为能量以光子的形式辐射出去；机械波也能湮灭。
据此，本文提出微观粒子、宏观物体的构成理论：
以太是宇宙中最基本的客观存在，可以视为宇宙基质，是物质与能量的共同载体。
微观的物质粒子是以太上的非线性孤立波，即物质波；以太上的线性波为能量波。
物质波在空域中振动，在时域上存在；能量波在时域上振动，在空域中传播。
物质波与能量波既对立，又在以太场中统一。
宏观物体并不是无限可分的，拆分至最后一层只是以太及其非线性波动运动。
这正好应证了中国古代的朴素哲学思想“气一元论”——宇宙万物皆由“气”所生。
现在看来，产生万物的“气”也就是现代物理学中的以太。
这一理论不仅解决了惯性物体的结构问题，也解决了以太存在的困难问题。
4.解决以太存在的困难
历史上，科学家们认为以太充满了整个宇宙，也充满在物体之中，但他们并不阻碍物体的运动。
这种性质显然难以理解。
这是以太存在的最大困难之一。
困难之二：根据机械波理论，固体中才能产生横波，液体、气体中是不能产生横波的。
以太中存在横波，以太应该是固体。
这么广域分布的固体怎么会与运动中的物体不产生碰撞作用而阻碍物体的运动呢？
困难之三：迈克尔逊-莫雷实验测量不到以太相对于地球的飘逸，无论物体如何运动都不存在与以太的相对运动速度。
本文认为，如果实物粒子是以太上的非线性波，则以太存在的最大困难就得到了解决。
以太是实物粒子的载体与介质，并不是具有惯性质量的宏观物体。
实物粒子与以太的关系，就好像罗素发现的浅水孤立波与水的关系一样：水并不阻碍孤立波的匀速运动；同样以太并不阻碍实物粒子的匀速运动。
水是浅水孤立波的载体，以太是一切物质波、电磁波的载体。
产生横波的条件是粒子之间具有切应变性质。
只具有各向同性的万有引力的粒子之间不会产生切应变，具有磁引力、磁斥力的粒子之间可以产生切应变。
产生横波的性质并不
能反推出以太一定是固体。
迈克尔逊-莫雷实验存在致命错误，它并不能作为以太飘逸不存在、以太不存在的证据，影响以太存在的这一困难并不成立。
历史上认为以太存在的三大困难已经解决了。
这为以太理论扫清了障碍。
5.证明以太存在
虽然人们生活在一个以太的世界，却不能感知到以太是何物，就好像水中的鱼儿不跳出水面就不知道水究竟是何物一样。
当然也不可能用实验直接检测到以太，就好像水中的水波要检测其传播介质水的存在一样困难。
即便如此，人们却经常与之“擦肩而过”：当汽车加速减速时，乘客会受到以太的冲击作用，也就是惯性力。
这是人们与以太最亲近的感受了。
有很多现象与实验可以间接证明以太的存在。
（1）萨格纳克效应与斐索实验
根据麦克斯韦方程组的无方向性可以得出，电磁波在均匀介质中传播是各向同性的。
萨格纳克效应（Sagnac Effect）说明光在旋转运动的光纤、玻璃中传导时，顺向逆向之间出现了差异。
“普适萨格纳克效应”（亦称为“推广萨格纳克效应”）说明光在直线运动的光纤、玻璃中传导时，同向逆向之间也出现了差异。
本文将光在转动周向上的差异效应称之为“圆萨格纳克效应”或“转拖拽效应”，将直线运动导致的差异效应称之为“直萨格纳克效应”或“直拖拽效应”。
斐索实验表明光在流动水中传导的同向逆向之间也出现了差异。
根据本文的物体构成理论，光纤、玻璃、水都是以太上的非线性孤立波，表观上光在光纤、玻璃、水中传导，本质上还是在以太中传播。
光纤、玻璃、水相对于以太运动时，由于它们并不能完全带动以太运动，则光在光纤等介质中的传导将出现差异。
这种差异是相对于以太的，加上惯性也是相对于以太的，所以这种差异可以检测出传导介质相对于以太的运动速度。
历史上人们认为这就是“绝对速度”。
可见“绝对速度”并不意味着没有参考系。
根据萨格纳克效应设计制作的光纤陀螺仪，与旋转转子的机械惯性陀螺仪一样具有检测相对于以太运动速度的功能，并比转子惯性陀螺仪的精度高很多，得到了广泛的应用。
（2）红外辐射
任何具有一定温度的物体都辐射红外线。
这是组成物体的微观粒子在以太中振动而导致以太发出的电磁波。
红外辐射可以间接的说明以太的存在。
（3）电子对的湮灭
电子、反电子都是以太上的特殊非线性波，它们的区别是其某项内禀运动方向相反。
当他们相遇时，这个相反运动被抵消而湮灭，内禀运动能量转换为以太的振动形成光而辐射开去。
（4）切连科夫辐射
带电粒子在介质中运动速度高于本介质中光速时，将产生一种特殊辐射。
这与超音速飞行飞机在空气中产生激波的现象完全类似。
也就是说产生切连科夫辐射的是介质而不是带电粒子。
（5）光行差现象
春季与秋季、夏季与冬季，地球在太阳的不同侧面，分别观测远处相同恒星的角度会有一个小小的偏角。
这是因为地球在太阳的两侧相对于以太的运动方向不同。
观测到的光波方向是光在以太中的运动方向与地球相对于以太的运动方向的合成方向。
（6）以太涡旋导致的各种效应
在后文关于以太涡旋的篇章中，给出了以太涡旋导致的各种效应，这些效应可以有效的证明以太的存在。
由于地球在以太空间上运动，电磁作用、电磁效应、电磁传播在一年内存在年差、在一天内存在日差、在空间的三个彼此垂直的方向上存在方向差。
虽然有很多现象与实验能间接证明以太的存在，却很难用实验直接证明以太的存在或直接检测到以太，这是由以太与物体的特殊关系决定的。