电磁场与电磁波全套课件

对于这个问题的研究产生了爱因斯坦的相对论。
由此看来，在任何意义上，我们都不能轻视一个多世纪 来电磁场理论对科学技术以及人类社会所做出的巨大贡献。
可以毫不夸张地说，没有电磁场理论的发展，就不可能有现
代信息化社会的出现。由于电磁场理论对整个电子和信息技 术的发展所起到的如此强大的推动力，迫使人们必须去了解 并解决各种复杂条件下的电磁工程中的技术和设计问题，从 这个意义上来说，学习电磁场理论就成为了整个行动的第一
●英国科学家 迈克尔· 法拉第
(Michael Faraday 1791—1867) 法拉第1791年9月22日生在一个手工工人家庭，父亲是 一个铁匠，家里人没有特别的文化，而且颇为贫穷。 但由 于他的勤学好问，1812年成为了伦敦皇家学院院长戴维的助手， 他的科学研究道路由此而展开 。 法拉第所研究的课题广泛多样，按编年顺序排列,有如下各 方面：铁合金研究（1818－1824）；氯和碳的化合物（1820）； 电磁转动（1821）；气体液化（1823，1845）；光学玻璃（1825 －1831）；苯的发明（1825）；电磁感应现象（1831）；不同来 源的电的同一性（1832）；电化学分解（1832年起）；静电学， 电介质（1835年起）；气体放电（1835年）；光、电和磁（1845 年起）；抗磁性（1845年起）；"射线振动思想"（1846年起）； 重力和电（1849年起）；时间和磁性（1857年起）。
19世纪，科学界将物质间的作用力归结为三大类：
引力、电力 和 磁力
伽利略、尤其是牛顿在引力方面所获得的成果曾经几乎覆 盖了整个科学领域，它对人类科学技术的发展产生了巨大的影 响和推动。然而，这种并不直接接触、也不需要媒质而瞬时就 能产生作用的牛顿引力的背后还隐藏着什么呢？19世纪的许多 科学家在被迫接受和承认牛顿引力的超距作用的同时，却拒不 接受电力和磁力也是如此。于是，法拉第和麦克斯韦提出了场 的概念，即场是以有限速度传播的能够作为物体间相互作用的 媒介。由此而出现的场论，看似毁坏了牛顿物理的根基，实则 是开辟了通向电磁学、而后是相对论的道路。 麦克斯韦的电磁理论这时就成为了电磁世界的理论核心， 他的伟大理论简明扼要并严格地统一了电与磁的关系，这看起 来好像是简化了物理学的理论，但实际上却使问题变得更加复 杂了，因为它使伽利略和牛顿所构筑的宇宙图像“顿起祸端”
20 世纪以来，在对电磁场的理论和实验进行深入研 究的过程中，人们所提出的两个看似简单的问题使得电 磁学理论沿着两个方向开始发展。 第一个问题 电磁辐射的本质是什么？
麦克斯韦的理论将电磁辐射作为纯粹的波来处理，但许 多实验却表明辐射并不连续。于是，普朗克假设，电磁波只 能是以一种能量包的形式被发射或吸收，他由此创立了量子 力学，这种能量包就被称为能量子。1905年，爱因斯坦用光 量子理论成功地解释了光电效应，并指出所有物质和辐射都 具有波粒二象性。这一结论随后即从物理学家们的理论分析 和精密实验中得到了证实，这个结论复活了牛顿的光微粒论 ，同时也使力学与电磁学近二十年的明显对立消除了。 第二个问题 电磁波在什么媒质中传播？
电磁场与电磁波基础 （第2版）
Fundamentals of Electromagnetic Fields and Waves
电子工业出版社
前
言
电磁场与电磁波理论是近代自然科学中，理论相对最完整 、应用最广泛的支柱学科之一。电磁场与电磁波技术已遍及人 类的科学技术、政治、经济、军事、文化以及日常生活的各个 领域。 人类对电磁现象的认识源远流长，但其知识与应用开始形 成系统化和理论化则始于18世纪，伽伐尼、伏打、高斯、富兰 克林、卡文迪什、库仑等著名科学家对电磁现象所作的卓有成 效的研究启动了电磁世界这一巨轮的运转。 19世纪是电磁研究蓬勃开展的时代，法拉第、欧姆、傅立 叶、基尔霍夫、奥斯特、安培、毕奥、萨伐尔、麦克斯韦、斯 托克斯、汤姆森、赫兹、楞次、雅可比、西门，单单从这些名 字和科学家的阵容，你就可以感受到这一时期的电磁科学取得 了多么辉煌的成就。
斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。 赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在 。
步。
科学家小传
●英国科学家
詹姆斯.克拉克.麦克斯韦
（James Clerk Maxwell 1831-1879） 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。 他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前 人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体 系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁 现象的本质的统一Baidu Nhomakorabea，完成了物理学的又一次大综合。这一理 论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线 电工业的基础。
●德国物理学家 赫兹
（(Heinrich Rudolf Hertz, 1857～1894)
赫兹生于汉堡，早在少年时代就被光学和力学实验所吸 引。十九岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学的爱 好，次年转入柏林大学，在物理学教授亥姆霍兹指导下学习
。1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，接替克劳修
●法国物理学家 安培
(AndréMarie Ampè1775～1836年) 安培1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显 出数学才能。 安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究： ①发现了安培定则 ②发现电流的相互作用规律 ③发明了电流计 ④提出分子电流假说 ⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律
●法国物理学家 查利· 奥古斯丁· 库仑
（Charles Augustin de Coulomb 1736～1806） 电学是物理学的一个重要分枝，在它的发展过程中，很多 物理学巨匠都曾作出过杰出的贡献。法国物理学家查利· 奥古斯 丁· 库仑就是其中影响力非常巨大的一员。 1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库 仑定律。同年，他在给法国科学院的《电力定律》的论文中详 细地介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。