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04-16-05

    麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并于1873年出版了专著----《电磁学通论》。然而，由于环境和工作的限制，麦克斯韦一直没有更多的机会从事电磁实验，去证实电磁波的存在。1888年赫兹用实验首次证明了电磁波的存在，为电磁波的应用打开了大门。


    
    根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电磁场可以相互激发，这样变化的电磁场就会脱离场源，由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁辐射。这种变化的电磁场按一定的速度以波的形式向四周传播出去，就称为电磁波。
    我们知道，电路可以产生电磁振荡，电磁振荡能够发射电磁波。但在普通振荡电路中，振荡的频率很低，且电场和磁场几乎分别集中于电容器和自感线圈内，不利于电磁波的辐射。要增大振荡电路的辐射，必须提高振荡频率。而电路的振荡频率为，因此，减小电容和电感值、开放电路是提高振荡频率的主要途径。
    可见，天线就是一个频率很高的开放性振荡电路。天线实际上就是一个振荡偶极子。天线又分为发射天线和接收天线，前者专门用于发射电磁波，后者专门用于接受电磁波。

    
    如果点P 离偶极子的距离足够远，在点P附近所考察的空间范围与r 相比甚小，则电场强度E 和磁场强度H 的数值分别为
 
（1a）
 
（1b）
式中，为电磁波的波速。这是平面电磁波的波动表达式。所以在远离偶极子）的空间，在远离波源（发射天线）的不太大的自由空间中传播的电磁波可近似地看成是平面波。
    通过对平面电磁波的研究，可知电磁波的基本性质。
见问题讨论1、2、3

    
    由于电磁场具有能量，所以随着电磁波的传播，就有能量的传播。这种以电磁波形式传播出去的能量，叫做幅射能。
    已知，电场的能量密度和磁场的能量密度分别为
；
    所以，电磁场的总能量密度为
    用电磁波的能流密度来表示电磁波能量的传播，则单位时间垂直穿过单位面积的电磁辐射能量，可表示为：
上式又可进一步表示成矢量式
 
（3）
式中， S 为电磁波的能流密度矢量，也称为坡印廷矢量。上式中三个矢量E、H和S 组成了右旋系统。
见问题讨论4

    
    1888年，赫兹利用振荡偶极子和共振吸收的原理，用实验方法证实了电磁波的存在，并验证了电磁波与光波在性质上相同。至此，麦克斯韦电磁场理论才获得了实验的证明。
    赫兹还用各种实验，证明了不仅电磁波的性质和光波的相同，而且传播的速度也相同，并且可发生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。也就是说，电磁波服从一般波动所具有的一切规律。