赫兹验证电磁波存在

1862年，麦克斯韦预言了电磁波的存在。这是物理学史上一次惊人的预言，但是这仅仅是理论上的一种推导，或者说是一种猜想，因为谁也没有看到电磁波，也没有没有人能够证明电磁波的存在。所以当时绝大多数物理学家甚至物理学界的著名学者，对此都持怀疑、否定的态度。

1879年冬，德国柏林科学院颁布了一项科学竞赛奖，以重金向当时科学界征求对麦克斯韦部分理论的证明。赫兹的导师亥姆霍兹对赫兹说：“这是一个很困难的问题，也许是本世纪最大的一个物理难题，你应该闯一闯！”赫兹欣然接受了导师的建议。从此，麦克斯韦的电磁理论一直盘旋在赫兹的脑海之中。

1888年的一个夜晚，赫兹在他的实验室里证实了电磁波的存在。赫兹制作了一个简单的电火花发生器——两个相隔很近的小铜球、一个感应线圈（图2-2）。当他将电路开关闭合时，电的魔力开始在这个简单的系统里展现出来：无形的电流穿过装置里的感应线圈，并开始对铜球进行充电。过了一会儿，随着“啪”的一声，一束美丽的蓝色电花在两个铜球之间爆开，细小的电流束在空气中不停地扭动，绽放出幽幽的荧光——铜球之间的空气被击穿了，本来缺个小口的系统形成了一个完整的回路。

图2-2　赫兹实验中产生和接收电磁波的设备

然而，产生火花短路并不是这个实验的目的。赫兹心里琢磨着：如果电磁波确实存在的话，那么在两个铜球之间就应该产生一个振荡的电场，同时引发一个向外传播的电磁波。赫兹转过头去，在身旁放置了一个开口的铜环，在开口处也各镶了一个小铜球。如果麦克斯韦的电磁波真的存在，那么它就会穿越这个房间到达这里，在铜环处会感生一个振荡的电动势，开口处的铜球间也会发出电火花来。

拉上房间的窗帘，赫兹一动不动地等待着。忽然，铜环处出现异样，两个铜球之间的空气中飘浮出微弱的火花，淡蓝色的电花在铜环的缺口处，不断地绽开。整个铜环，既没有连接电池也没有任何的能量来源。电火花的出现无疑证明了电磁波真实地存在，正是电磁波激发了接收器上的电火花。

此后，赫兹又以精密的实验，集中精力研究这些电波。每一次实验他都记下它们的路线、长度，以及反射和曲折。他发现了许多电磁波的有趣现象：这些神秘电波的速度和光速一样快；它可以毫无阻碍地迅速通过很厚的墙壁或高山，但却透不过金属片。这些电磁波的巧妙实验证明了光含有电磁波的性质，因而启发了科学家们对光和电的重新认识，开辟了无线电时代的新纪元，为意大利科学家马可尼的无线电发明铺平了道路。赫兹实验不仅证实了麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。(www.xing528.com)

根据现代物理学我们已经知道，生活中无处不存在电磁波。凡是高于绝对零度的物体，都会辐射电磁波，且温度越高，辐射放出的电磁波波长就越短。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波是由同相振荡且互相容纳的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，能有效地传递能量和动量的波。频率是电磁波的重要特性。按照频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。人眼可接收到的电磁波，波长一般在380～780 nm之间，称为可见光。电磁波不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

海因里希·鲁道夫·赫兹（1857年—1894年），德国物理学家。赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。此外，赫兹还发现电磁波与光同速，揭示了光的本质是电磁波，为争论已久的光本性问题下了定论。为了纪念赫兹的功绩，后人把频率的国际单位命名为赫兹。

1857年2月22日，赫兹出生在德国汉堡的一个犹太家庭。他小时候想当一名建筑工程师，于是到慕尼黑去求学。1878年，他偶然在柏林听了著名物理学家亥姆霍兹的演讲，改变了原来的求学初衷，开始对物理学、电学产生了浓厚兴趣，因此进入了柏林大学学习物理。1880年，赫兹从柏林大学毕业，发表了论文《电运动的功能》。亥姆霍兹很赏识他，将他选为自己的助手。

1865年前后，麦克斯韦曾预言电磁波的存在，却没有能用实验来验证。1884年，赫兹在导师亥姆霍兹的鼓励下，开始研究麦克斯韦的“电磁说”，想在电磁研究上有所突破。1888年，年仅31岁的赫兹在他的实验室里证实了电磁波的存在，为19世纪无线电的推广和应用提供了理论基础。

此外，赫兹又做了一系列实验。他研究了紫外光对火花放电的影响，发现了光电效应，即在光的照射下物体会释放出电子的现象。这一发现，后来成了爱因斯坦建立光量子理论的基础。发现电磁波与光同速，是赫兹对光学与电磁学的一项重大贡献。这一发现，揭示了光的本质是电磁波，为争论已久的光本性问题下了一个定论。

1894年，就在人们期待这位青年科学家有更多成就时，赫兹死于因牙病引起的血液中毒，年仅36岁。