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《赫茲與赫茲實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、赫茲與赫茲實(shí)驗(yàn)一、生平簡(jiǎn)介赫茲（HeinrichRudolfHertz）是德國(guó)物理學(xué)家．1857年2月22日生于漢堡．青年時(shí)代的赫茲，在數(shù)學(xué)、科學(xué)和手藝方面的才能出眾．1877年他進(jìn)入慕尼黑大學(xué)學(xué)習(xí)工程．不久，赫茲又轉(zhuǎn)學(xué)到柏林大學(xué)，在著名學(xué)者亥姆霍茲（HermannLudwigFerdinandvonHelmholtz，1821—1894年）的指導(dǎo)下，由一個(gè)實(shí)驗(yàn)者變成了一位學(xué)者，后來(lái)又當(dāng)上了亥姆霍茲的助手．1879年8月赫茲在柏林大學(xué)求學(xué)時(shí)，用實(shí)驗(yàn)鑒定了電慣量，因此獲得一枚金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?880年他在柏林大學(xué)畢業(yè)．1883年到基爾大學(xué)當(dāng)教師．1885年被聘為卡爾斯魯
2、厄高等技術(shù)學(xué)院物理教授，在那里他用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在．1887年發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的最早跡象．1889年在波恩大學(xué)當(dāng)物理教授．赫茲很早就對(duì)陰極射線的研究很感興趣，他在1891年就發(fā)現(xiàn)了陰極射線可以象光透過(guò)透明物質(zhì)一樣，穿透某些金屬薄片．1894年1月1日赫茲在波恩逝世，年僅三十七歲．二、歷史背景1865年前后，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋（JamesClerkMaxwell，1831—1879年）系統(tǒng)總結(jié)了電學(xué)和磁學(xué)的新成就，提出著名的電磁場(chǎng)理論．在這個(gè)理論中，他預(yù)言了電磁波的存在，并預(yù)見(jiàn)到光也是一種電磁波．這是物理學(xué)史上一次驚人的預(yù)言，也是牛頓之后最偉大的發(fā)現(xiàn)，電磁理
3、論的大廈終于建成．麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論具有劃時(shí)代的意義．但是因?yàn)闆](méi)有人能夠證明電磁波的存在，所以，當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)物理學(xué)家甚至物理學(xué)界的著名學(xué)者，都持懷疑、否定的態(tài)度，他們都用“科學(xué)不是游戲”這句話表達(dá)對(duì)麥克斯韋的懷疑．但也有一些有見(jiàn)識(shí)的物理學(xué)家支持麥克斯韋的電磁理論，亥姆霍茲就是其中之一．非常幸運(yùn)的是赫茲在讀大學(xué)時(shí)，就成了亥姆霍茲最欣賞的高材生．1879年冬，德國(guó)柏林科學(xué)院根據(jù)亥姆霍茲的倡議，頒布了一項(xiàng)科學(xué)競(jìng)賽獎(jiǎng)，以重金向當(dāng)時(shí)科學(xué)界征求對(duì)麥克斯韋部分理論的證明．亥姆霍茲當(dāng)然希望自己的高足赫茲能夠應(yīng)征參加競(jìng)賽．亥姆霍茲對(duì)赫茲說(shuō)：“這是一個(gè)很困難的問(wèn)題，也許是本世紀(jì)最
4、大的一個(gè)物理難題．你應(yīng)該闖一闖！”赫茲欣然接受導(dǎo)師的建議．從此，麥克斯韋的電磁理論一直盤旋在赫茲的腦海之中，但從哪兒下手呢？亥姆霍茲還告訴他說(shuō)：“關(guān)鍵在于找到電磁波！不然你就證明永遠(yuǎn)找不到它．”在導(dǎo)師的指導(dǎo)和鼓勵(lì)下，年青的赫茲萌發(fā)了進(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)的雄心壯志．三、赫茲實(shí)驗(yàn)作為一位世界知名的物理學(xué)家，赫茲的最大貢獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在．1885年赫茲用一種現(xiàn)在叫做感應(yīng)圈的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．感應(yīng)圈有初級(jí)和次級(jí)兩個(gè)線圈，彼此絕緣，如果給初級(jí)線圈輸入一個(gè)脈沖電流，次級(jí)線圈便有電火花發(fā)生．赫茲想到這可能是電磁共振過(guò)程．并且斷定，次級(jí)線圈中的電火花，是因?yàn)槌跫?jí)線圈發(fā)生電磁振蕩
5、，次級(jí)線圈受到感應(yīng)的結(jié)果．從1886年10月25日起赫茲集中力量對(duì)“電火花實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行一系列的研究．>他設(shè)計(jì)了如圖所示的一種電磁波發(fā)生器（直線型開(kāi)放振蕩器），這種振蕩器是在兩根長(zhǎng)12英寸的銅棒上各焊一個(gè)磨光的黃銅球，另一端各安一塊邊長(zhǎng)16英寸的正方形鋅塊，兩根銅棒放在同一直線上，兩球之間留一空隙，將它們連到感應(yīng)圈的次級(jí)線圈兩端．當(dāng)充電到一定程度間隙被火花擊穿，兩段金屬桿連成一條導(dǎo)電通路，這時(shí)它相當(dāng)于一個(gè)振蕩偶極子，在其中激起高頻的振蕩（在赫茲實(shí)驗(yàn)中振蕩頻率約為108—109周）．感應(yīng)圈以每秒10—102周的頻率一次一次地使火花間隙充電．但是由于能量不斷輻射出去而損
6、失，每次放電后引起的高頻振蕩衰減很快．因此所產(chǎn)生的是一種間歇性的阻尼振蕩（如圖2）．赫茲把這裝置稱為“振蕩偶極子”．為了探測(cè)由振蕩偶極子（電磁波發(fā)生器）發(fā)射出來(lái)的電磁波，赫茲還將一根粗銅導(dǎo)線彎成一圓環(huán)形，在環(huán)的開(kāi)口端各焊上一黃銅球，兩球間的距離還可以利用螺旋作微小調(diào)節(jié)，這種裝置他稱為“共振偶極子”，作為檢波器，放在電磁波發(fā)生器附近．如果麥克斯韋電磁場(chǎng)理論是正確的，那么振蕩偶極子產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)就會(huì)在空間產(chǎn)生新的電磁場(chǎng)，也就是在空間出現(xiàn)電磁波，在離此振蕩偶極子一定距離的地方用共振偶極子檢測(cè)到這種變化的電磁場(chǎng)，不就證明了電磁波的存在嗎？赫茲沿著這條思路繼續(xù)實(shí)驗(yàn)下去．
7、但是實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得很不順利．由于他開(kāi)始用的電波的波長(zhǎng)太長(zhǎng)，而且在室內(nèi)進(jìn)行，雖竭盡全力想消除室內(nèi)不利的影響，但仍毫無(wú)結(jié)果．有一段時(shí)間，他甚至誤入歧途，得出了與麥克斯韋理論相矛盾的結(jié)論．無(wú)數(shù)次失敗并沒(méi)有動(dòng)搖赫茲的信心．他幾乎是整日整夜地沉浸在實(shí)驗(yàn)之中．這期間他的艱苦可以從他寫(xiě)的一封信中看出：“無(wú)論從時(shí)間上還是從性質(zhì)上，我都象一個(gè)工人在工廠里那樣工作，我上千次地重復(fù)每一個(gè)單調(diào)的動(dòng)作，一個(gè)挨一個(gè)地鉆孔、彎扁鐵，接下來(lái)還要把它們涂上漆……”1887年的一天，赫茲給振蕩偶極子輸入高壓脈沖電流，象往常一樣，在暗室中凝視共振偶極子銅環(huán)兩個(gè)小銅球之間微小的空隙．突然，空隙中迸發(fā)出一個(gè)
8、微弱的火花．他的助手高興
