电磁波的发现与应用

电磁波的发现与应用

目录

1.摘要 (2)

2.电磁波的发现 (2)

2.1麦克斯韦预言电磁波的存在 (2)

2.2赫兹证明电磁波的存在 (2)

3.电磁波的应用 (2)

3.1马可尼：现代通信之父 (2)

3.2电磁波于生活中的应用 (3)

4.电磁波的发展 (4)

4.1发展前景及展望 (4)

1.摘要

在现在的社会生活中有许多东西变成我们必不可少的生活永品，然而这些对于以前的我们而言是不可想象的,电磁波的发现和应用就说明了这一点。在我们的生活中电磁波在很多方面发挥着作用，如通信、各种电器的遥控装置、微波炉。这些对我们的生活都有着深远的影响，但是一切都有双面性电磁波也是一样的，电磁波以一种看不见摸不着的形式存在于我们的身边，作为一种能量它必然遵循能量守恒的原则消耗之后以各种形式存在于我们身边这些人为制造的能量危害着我们引起热效应、非热效应和积累效应。

关键词：发现应用生活帮助危害

2.电磁波的发现

2.1麦克斯韦预言电磁波的存在

麦克斯韦通过对电磁学的研究而得到的电磁学的基本方程,麦克斯韦方程组表明,空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场,而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。这理论所宣告的一个直接的推论在科学史上具有重要意义,即预言了电磁波的存在。交变的电磁场以光速和横波的形式在空间传播,这就是电磁波;光就是一种可见的电磁波。麦克斯韦方程还说明,电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化,并可证明电微波在以太(即真空)中传播的速度,等于光在真空中传播的速度。这不是偶然的巧合,而是由于光和电磁波在本质上是相同的。光是一定波长的电磁波,这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。

2.2赫兹证明电磁波的存在

麦克斯韦创立电磁理论后之。，1888年，在柏林有一位叫赫兹(1857～1894)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存在。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靠近，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。

3.电磁波的应用

3.1马可尼：现代通信之父

马可尼1874年4月25日出生在意大利的波伦那。在赫兹去世后致力于电磁波应用研究，在1895年9月的一天,意大利波伦亚省蓬泰基奥的一个小山丘上响起了历史上最重要的一声枪响,但是这一枪并没有伤害到任何人。这位向空中

放枪的人是意大利著名物理学家古列尔莫·马可尼的助手。放枪的地点距这位物理学家父母的乡村别墅有1.5公里。当时,年仅21岁的马可尼正在别墅前俯首看他的发报机,枪声是收到电文的信号。听到枪声后马可尼明白,首次通过电磁波进行的信息传输已经获得成功，也就是说不需要再使用电缆或任何别的手段来进行通信。尽管世界上的一些科学家对于这件事感到不可思议但是事实却让他们无话可说。最终马可尼来到英国受到英国邮政部长的热情接待并提供资金资助他的发明。马可尼有了如此强大的后盾对于无线电的发明又更进一步，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。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。

3.2电磁波于生活中的应用

无线电波。无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中，人们先将声音信号转变为电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。而在另一地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线广播的大致过程。而在电视中，除了要像无线广播中那样处理声音信号外，还要将图像的光信号转变为电信号，然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播，而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号，从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。

雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。

雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离.。

微波频率接近食物的固有频率,容易引起食物分子共振,所以有微波炉. 微波

炉的磁控管将电能转化为微波能，当磁控管以2450MHZ 的频率发射出微波能时，置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟24.5 亿千次的变化频率进行振荡运行，产生高频电磁场的核心元件是磁控管。食物分子在高频磁场中发生震动，分子间相互碰撞、磨擦而产生热能，结果导致食物被加热。微波炉正是利用这一加热原理来进行食物的烹饪。微波是一种电磁波，这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm 深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物" 煮" 熟了。这就是微波炉加热的原理。

红外线位于电磁波谱中的可见光谱段的红端以外，介于可见光与微波之间，波长为0.76～1000μm，不能引起人眼的视觉。在实际应用中，常将其分为三个波段：近红外线，波长范围为0.76～1.5μm；中红外线，波长范围为1.5～5.6μm；远红外线，波长范围为5.6～1000μm。它们产生的机理不太一致。我们知道温度高于绝对零度的物体的分子都在不停地做无规则热运动，并产生热辐射，故自然界中的物体都能辐射出不同频率的红外线，如相机、红外线胶片自身等。在常温下，物体辐射出的红外线位于中、远红外线的光谱区，热产生的原因,是组成物质的粒子做不规则运动.这个运动同时也辐射出电磁波，这些电磁波大部分都是红外线,易引起物体分子的共振，有显著的热效应。所有有一定温度的物体对外有红外辐射。有红外烤箱.又称中、远红外线为热红外。当物体温度升高到使原子的外层电子发生跃迁时，将会辐射出近红外线，波长长,易发生衍射，如太阳、红外灯等高温物体的辐射中就含有大量的近红外线。借助不同波段的红外线的不同物理性质，可制成不同功能的遥感器。红外遥感技术的原理是接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。通常遥感是指空对地的遥感，即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。

4.电磁波的发展

4.1发展前景及展望

无线技术与蜂窝网技术的融合。为了实现其计费和检测功能，短距离无线通信技术一直广泛应用于电子产品领域。近几年来，随着无线通信技术的不断发展,更多更新的短距离无线接入技术不断涌现,例如蓝牙技术的应用,实现了短距离无线技术和蜂窝网技术的有效融合。移动通信技术和无线宽带接入技术的融合。移动通信业务的成功发展，以及宽带业务的迅速增加,促成了多种宽带接入技术的产生和成熟,WLAN技术的发展,促进了3G增强型业务和技术的迅速发展，为此，移动通信技术和无线宽带接入技术奖在竞争和互补中，最终在4G时代实现二者的有机融合。无线通信技术与视频等多媒体技术的融合。利用地面数字系统,刺激数字电视广播技术和视频等多媒体业务的需求，为移动通信业务提供语音和视频等节目，这也是无线通信技术与地面数字媒体有机融合的一个表现。就视频业务来说，还存在着在现有的移动网络上开展视频业务，以及适合的商业模式等问题。

1.《科学世界》2002年01期郭世琮《马可尼:现代通信之父》

2.《物理实验》2005年第7期钱长炎《赫兹发现电磁波的实验方法及过程》

3.《宿州学院学报》第22卷第4期2007年8月李进梅《麦克斯韦电磁理论的建立及其影响》

4.企业技术开发第30卷第16期赵晗《现代无线通信技术的发展现状及未来发展趋势》