电磁波是怎样被发现的
科学发展到今天的辉煌，离不开一代又一代科学人的艰苦卓越的奉献，一个个新理论被建立，旧理论被推翻，所谓旧的不去新的不来。科学的发展历程是一场浩浩荡荡的逐鹿大戏，有愿为知己者死的，有与异见者不共戴天的，有勾心斗角明争暗斗的，有奋斗到死却离成功仅一步之遥却终未有一获者，有站在前人肩膀上顺手牵羊者。
品味近代科学发展史，如品味另一部三国水浒也。今天的故事从一八八七年的德国的卡尔斯鲁厄说起。
这个靠近莱茵河边宁静雅致的小城，城市中心保存着18世纪著名的的宫殿。温暖的气候和秀丽风景吸引来了不少游客。但是再美的景色却一丝也不能分散海因里希鲁道夫赫兹的注意力：因为他正在卡尔斯鲁厄大学的实验室里专心致志地摆弄他的仪器。
那时候，刚满三十岁的赫兹肯定不会想到他即将在科学史上变成和他老师赫耳姆霍兹那样鼎鼎有名的人物，更不会想到他将和卡尔本茨一样也成为这个小城的骄傲。他的心思完完全全地倾注在他的那套装置上。那套装置在今天看可以说是十分的简陋：一个电火花发生器和两个相隔很近的小铜球作电容。赫兹全神贯注地注视着这一对相对而视的铜球，然后闭合上了电路开关。 瞬间，电流的魔力呈现在这个简陋的系统里：看不见的电流穿过装置里的感应线圈对铜球电容进行充电。赫兹平静地注视着他的装置，心里预测着电容两段电压持续上升的结果。在电学领域研究了那么久的赫兹知道，随着电压的上升，很快将击穿两个小球之间的空气，整个系统就会形成高频振荡回路。
不过他现在想要观察的却不是这个。果然几分钟后，随着很微弱的“啪”的声响，在两个铜球之间一束艳丽的的蓝色电花爆开了，整个系统形成了一个完整的回路，微弱电流束在空气中不停舞动，绽放着幽幽荧光。赫兹却更加紧张的盯着那串电火花和电火花旁边的空气，心里面迅速的出现了一幅又一幅的图景。 他根本不打算看这个装置如何产生火花短路，这个实验的真正目的是为了求证到底存不存在虚无飘渺的“电磁波”。到底是一种什么样的东西啊，不能看不能摸的，那时候没有人见过，更没有人验证过它是否存在。但赫兹是坚信它是存在的，它是麦克斯韦理论预言的其中之一。而麦克斯韦方程式在数学上简直完美得仿佛是上帝的手写下的奇，不能想象它是错误的。赫兹稳了稳心神：不管理论再怎样无懈可击，必须还得通过实验来验证。
二、电磁波的发现
（1） 发现者——海因里希·鲁道夫·赫兹
海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857年（丁巳年）2月22日－1894年（甲午年）1月1日），德国物理学家。
（2） 发现过程——“赫兹实验”
1886年，赫兹制成了一种仪器。这种一起上有两个抛光的金属球，两球之间有很小的间隙。这两个金属球接到一个感应圈两端。由于两求见电压很高，间隙中的气场很强， 空气分子被电离，从而形成了一个导电通路。当有一簇电荷通过时，看上去就是火花。
赫兹还把一根导线弯成环状，导线两端安装两个金属球，其间留有空隙。当把这个导线环放在距离感应线圈不太远的位置时，他观察到：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。
赫兹推断：当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立了一个迅速变化的磁场。按照麦克斯韦的理论：这种变化的磁场以电磁波形式在空间中传播。当电磁波经过导线环是，迅速变化的电磁场在导线环中激发了感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花。因此，这个导线环便是电磁波的检测器。而也正是这个导线环，证明了电磁波的存在。
（3） 实验延伸——赫兹的贡献
在著名的系列实验“赫兹实验”后，赫兹又进行了一系列关于电磁波反射、折射、衍射、干涉和偏振等现象，证明了电磁波与光具有相同的性质。他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c。这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发展开拓了道路。因此，他被誉为无线电通信的先驱。后人为了纪念塔，把频率的单位定为赫兹。
电磁波的发现及应用【教学目标】1．了解电磁波的产生与传播。2．知道光是一种电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度。3．知道波长与频率、波速的关系。4．认识电磁波谱。5．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。【教学重难点】电磁波的产生与传播，理解磁场与电场之间的关联。【教学过程】一、新课导入教师：古人都渴望顺风耳千里眼，而现今故事已经成为现实，人与人之间的交流也是越来越便捷。（展示图片）大家看到的画面是“神舟六号”发射场面。“神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？学生回答：无线电波。教师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？今天我们就来认识一下电磁波。二、新课教学（一）麦克斯韦电磁场理论教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。麦克斯韦（James Clark Maxwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。1831年6月13日生于英国爱丁堡。他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华。1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学。1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作。1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任。1879年11月5日，麦克斯韦在剑桥逝世。麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响。他信服法拉第的思想，决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础。尤其是他在伦敦皇家学院任教期间，有机会拜访了法拉第以后，更加强了他的这种信念。年轻的麦克斯韦以他卓越的数学才能和严密的逻辑推理，对法拉第的直观形象的电磁场理论加以高度概括，并总结了当时电磁学的研究成果，建立了电磁场方程，确立了电磁场理论。教师：我们现在粗略地介绍一下麦克斯韦的电磁场理论。1．变化的磁场产生电场演示实验装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。提问：小灯泡为什么能发光？学生回答：由于交变电流产生的磁场在不断变化，所以穿过线圈的磁通量不断变化，在线圈中产生感应电动势，形成感应电流，小灯泡发光。提问：电路（线圈）中的电荷为什么能够定向移动呢？学生回答：受电场力。教师总结：上述实验表明，变化的磁场在线圈里形成电场。提问：若线圈断开，线圈中有电流、电场吗？学生回答：有电场，无电流。提问：若线圈被拿走，它原来所处的空间有电场吗？学生对此问题可能难以回答，但这时提出变化的磁场能在其空间产生电场已是水到渠成的时候。教师：由上面的电磁感应现象，我们可以很自然的提出一个假设：变化的磁场产生电场。麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关（如图甲、乙所示）。
电磁波产生原理
电磁波是一种特殊的波动现象，它产生的原理是基于电荷的运动而产生变化的电场和磁场。电磁波广泛应用于通信、雷达、生物医学、卫星导航等领域，因此了解它产生的原理对于科学家、工程师和技术人员都非常重要。
电磁波产生原理的步骤：
第一步：电荷的振动
电磁波产生的原理是由电子的振动而导致的。当电子在任何物质中振动时，它们就会产生电场的变化，并在一个运动的磁场中产生磁场变化。这两种变化同时发生，相互作用形成正交的电场和磁场。
第二步：电磁波的形成
电场和磁场相互作用，形成了电磁波的传输。在这种情况下，从振动电子的位置到媒介中另一点的传输也形成了电磁波，电磁波越快地传输到另一点，传输的频率越高。
第三步：电磁波的特征
电磁波是由电荷运动产生，频率范围广泛。特别地，在可见光谱中，电磁波能够被看到，因为它们唯一的特征——它们的波长在人眼的可见范围之间。
电磁波在空间中的传播不需要任何介质的支撑，因为它们是耦合在一起，并同时表现为电场和磁场的变化，通过无形的电磁能量来传输信息。
总之，电磁波产生的原理是由电荷振动和电场和磁场之间的相互作用所决定的。它们在所有电学和电子学相关的领域内都存在着广泛的应用，对所要掌握的技能、对实际问题、对专业程度的深度认识至关重要。
