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【物理学史】4振动和波、电磁场和电磁波、光学、相对论（选修3-4）学无捷径，但有方法；任何事情的成功，都有一定的方法可循！——坤哥物理- 1 - 【物理学史】4振动和波、电磁场和电磁波、光学、相对论（选修3-4）《振动和波》1、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。
周期是2s 的单摆叫秒摆。
2、1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。
3、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。
【相互接近，f 增大；相互远离，f 减少】《电磁场和电磁波》1、1864年，英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。
电磁波是一种横波2、1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测定了电磁波的传播速度等于光速。
3、1894年，意大利马可尼和俄国波波夫分别发明了无线电报，揭开无线电通信的新篇章。
4、1800年，英国物理学家赫歇耳发现红外线；1801年，德国物理学家里特发现紫外线；1895年，德国物理学家伦琴发现X 射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X 射线的人体照片。
《光学》1、1621年，荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折射定律。
2、1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
3、1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—泊松亮斑。
4、1864年，英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波；1887年，赫兹证实了电磁波的存在，光是一种电磁波。
5、关于光的本质：17世纪明确地形成了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，认为光是光源发出的一种物质微粒；另一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。
电磁学与光学的历史及其对近现代物理的影响电、磁、光是我们生活中非常重要的三个物理现象，早期对于电、磁、光的研究是相互独立的。
随着物理学的发展，人类对电、磁、光有了更深入的理解，其发展也逐渐从一开始的独立发展最终走向了统一，对近现代物理的发展产生了重大影响。
对这三门学科统一过程的探讨虽有文献[1，2]，但都有各自偏重的方面，且大部分缺少对近现代物理影响的必要探讨。
2 电学、磁学和光学的独立发展2.1 电学人类对于电的研究起始于被记录在公元前2750年的古代埃及的文献中的放电的鱼，在随后的几千年里，古代希腊、罗马以及阿拉伯的自然学家和医生也对这种会放电的鱼有相应的描述。
另外一方面，当时地中海附近的文化已经知道了有些物质，比如棒状的琥珀可以在与猫的皮毛摩擦后产生吸引轻小物质的性质，哲学家Thales对这一现象进行了一系列的观察，但他错误地认为摩擦造成的原因是琥珀具有磁性。
直到1600年，英国科学家William Gilbert才对这个现象给出了正确的解释，并引入了电这个概念。
关于电的本性的探讨在最初的电学科学史上占据了重要的地位，Benjamin Franklin通过风筝实验，证实了闪电也是电（1752年）；随后，Luigi Galvani证明了生物电也是电（1791年）。
18世纪电学发展的另一个重要内容是电的产生和储存。
Otto Vou Guoricke发明了摩擦起电机，Pieter Van Musschenbroke发明了莱顿瓶储存电荷，Alessandro Volta发明伏打电池，使用的是电化学反应，为科学研究电学现象提供了稳定的电源。
电学早期的科学史上的一个高峰是1785年Charles-Augustin de Coulomb通过扭秤实验得到的库仑定律，该定律指出了电荷之间相互作用的定量结果。
2.2 磁学磁（magnetism）来自于希腊语。
古代的人们注意到磁铁矿的碎片可以吸引铁，由此发现了磁。
物理学史高中总结：电磁1. 引言电磁学是物理学中一门重要的学科，研究电（电荷）和磁（磁场）之间的相互作用以及它们的产生、传播和应用。
本文将以高中物理学的角度，总结电磁学在物理学史中的重要里程碑。
2. 电磁学的起源2.1 古代电磁学电磁学的起源可以追溯到古代希腊时期。
古希腊哲学家泰勒斯和希波达墨斯观察到琥珀经摩擦后可以吸引轻物体，这是最早的电现象。
在古希腊和古罗马时期，一些学者也注意到磁石具有吸引铁器的能力。
2.2 法拉第电磁学理论电磁学的发展真正迈进一个新阶段是在19世纪。
英国物理学家法拉第通过一系列实验，揭示了电流通过导线时会产生磁场，并且变化的磁场又会诱导出电流。
他提出了法拉第电磁学理论，奠定了电磁学的基础。
3. 电磁学的重要事件3.1 麦克斯韦方程组的发展19世纪末，苏格兰物理学家麦克斯韦对法拉第电磁学理论进行了深入研究，从而发展出了著名的麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组将电磁学描述为一组微分方程，统一了电磁现象的描述和预测体系，极大地推动了电磁学的发展。
3.2 电磁波的发现根据麦克斯韦方程组的推导，麦克斯韦预测存在可传播的电磁波。
1895年，意大利物理学家马兹韦尔·普朗克通过实验证实了电磁波的存在，这是电磁学史上的重要突破之一。
电磁波的发现不仅证明了麦克斯韦方程组的正确性，也为之后的无线电通信技术的发展提供了基础。
3.3 电磁学与相对论的统一当时被麦克斯韦方程组预言的电磁波的传播速度与光速一致，这引起了爱因斯坦的兴趣。
1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，将电磁学与相对论统一起来。
他的理论认定光速是宇宙中最大的固定速度，并改变了人们对时空观念的理解。
4. 电磁学的应用4.1 电磁学在电力工业中的应用电磁学的理论和实验成果在电力工业中有着广泛的应用。
通过将电能转换成机械能，我们可以实现发电和输电，为人类提供便利的电力服务。
电动机、变压器、发电机等设备的设计和制造离不开电磁学的理论支持。
电磁学与光学的历史及其对近现代物理的影响作者：谢悦希来源：《中国科技纵横》2018年第21期摘要：电、磁、光是生活中常见的三种物理现象。
本文梳理了物理学对于这三种现象研究的独立发展与相互统一的科学史过程；总结了该过程中出现的重要的物理事件和人物；文章最后探讨了电、磁、光的物理统一对于近现代物理的两大重要分支（量子力学和相对论）产生的重要影响，旨在为更深入的研究提供思路。
关键词：电磁学；光学；科学史中图分类号：O31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0239-021 引言电、磁、光是我们生活中非常重要的三个物理现象，早期对于电、磁、光的研究是相互独立的。
随着物理学的发展，人类对电、磁、光有了更深入的理解，其发展也逐渐从一开始的独立发展最终走向了统一，对近现代物理的发展产生了重大影响。
对这三门学科统一过程的探讨虽有文献[1，2]，但都有各自偏重的方面，且大部分缺少对近现代物理影响的必要探讨。
2 电学、磁学和光学的独立发展2.1 电学人类对于电的研究起始于被记录在公元前2750年的古代埃及的文献中的放电的鱼，在随后的几千年里，古代希腊、罗马以及阿拉伯的自然学家和医生也对这种会放电的鱼有相应的描述。
另外一方面，当时地中海附近的文化已经知道了有些物质，比如棒状的琥珀可以在与猫的皮毛摩擦后产生吸引轻小物质的性质，哲学家Thales对这一现象进行了一系列的观察，但他错误地认为摩擦造成的原因是琥珀具有磁性。
直到1600年，英国科学家William Gilbert才对这个现象给出了正确的解释，并引入了电这个概念。
关于电的本性的探讨在最初的电学科学史上占据了重要的地位，Benjamin Franklin通过风筝实验，证实了闪电也是电（1752年）；随后，Luigi Galvani证明了生物电也是电（1791年）。
18世纪电学发展的另一个重要内容是电的产生和储存。
Otto Vou Guoricke发明了摩擦起电机，Pieter Van Musschenbroke发明了莱顿瓶储存电荷，Alessandro Volta发明伏打电池，使用的是电化学反应，为科学研究电学现象提供了稳定的电源。
物理中的光学与电磁学（物理知识点）光学与电磁学是物理学中重要的分支领域，研究光的传播、反射、折射以及电磁波的性质和行为。
这两个领域的发展和应用对现代科学和技术产生了巨大的影响。
本文将介绍光学与电磁学的基本概念和重要知识点，包括光的特性、光的传播、光的反射和折射、电磁波的特性和电磁波的传播。
1. 光的特性光是一种电磁波，具有粒子性和波动性。
它是由光子组成的，具有能量和动量。
光的颜色是由它的频率决定的，不同频率的光有不同的颜色。
光的速度在真空中是恒定的，为光速，约为3×10^8米/秒。
2. 光的传播光的传播可以用光线和光波两种模型来描述。
光线模型认为光是沿着直线传播的，可以用来解释光的反射和折射现象。
光波模型认为光是以波动方式传播的，可以用来解释光的干涉和衍射现象。
3. 光的反射光线照射到物体表面时，会发生反射现象。
根据反射定律，入射角等于反射角。
反射现象在我们日常生活中随处可见，例如光线照射到镜子上时会产生镜面反射。
4. 光的折射光线从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
根据折射定律，入射角的正弦与折射角的正弦的比值等于两种介质的折射率的比值。
这一现象在光的折射透镜和棱镜中得到广泛应用。
5. 电磁波的特性电磁波是由互相垂直的电场和磁场组成的波动现象。
电场和磁场的振幅、频率和相位决定了电磁波的性质和行为。
电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
6. 电磁波的传播电磁波在真空中传播的速度也是恒定的，等于光速。
根据波长和频率的关系，电磁波可以分为不同的区域，包括无线电波、可见光和X射线等。
电磁波在传播过程中能量的损耗和衰减可以通过衍射和透射等现象来解释。
总结：光学与电磁学是物理学中重要的分支领域，研究光的传播和电磁波的特性和行为。
光学研究光的反射和折射现象，电磁学研究电磁波的传播和性质。
光的特性包括粒子性和波动性，光的传播可以用光线和光波模型描述。
光的反射和折射现象可以用反射定律和折射定律来解释。
光学和电磁学吴大猷1．光学有关光现象的研究领先于电和磁现象的研究一个世纪。
最早知道的光传播的特征是直线传播以及由W．斯涅耳（1591-1676）于1621年实验发现的反射和折射定律。
但是，光理论发展的历史（在17～18世纪期间）是一段复杂的历史，其中包含了许多伟大人物的名字，像笛卡儿、惠更斯（1629-1695）、胡克（1635-1703）、牛顿、杨（1773-1829）、菲涅耳（1788-1827）等等，都卷入了微粒说和波动说之间的争论。
下面我们只能提供一个非常简要的梗概。
笛卡儿有一个关于事物的总纲要：宇宙的机械论观点。
他把以太概念作为具有机械性质的介质引入物理学。
他关于（微粒）光的折射定律的演绎暗示，它在（比方说）水中的速度大于在空气中的速度。
顺便说一句，牛顿的光微粒说也导致了同样的错误结论。
费马（1601-1665）于1657年提出了光传播的最小时间原理（Principle of Least Time）。
这个变分原理形式的数学定律具有普遍性和重要性，他是在物理学中以这种形式表达定律（或原理）的先驱；这个定律也优于笛卡儿的理论，因为它作了正确的假定，即光速在（比方说）水中比在空气中要小。
然而，该原理的推导是基于形而上学考虑而非物理学考虑的。
罗伯特·胡克是一位比牛顿稍年长的同代人。
他赞成光的波动说（1667年），而牛顿坚持微粒说。
牛顿于1666年发现棱镜分离太阳光成光谱，并于1671-1672年批评胡克的理论，由此在他们两人之间展开了一场争论，弄得关系紧张。
人们认为，这可能是造成牛顿后来不愿出版他的著作的因素之一。
牛顿拒绝接受波动说，是由于波动说不能说明光的直线传播，因为在托马斯·杨1801-1803年的实验之前，衍射现象尚不知道。
另一方面，偏振和双折射现象已由牛顿于1717年在光的两侧性（two sidedness）基础上得到“解释”，而且值得注意的是，他事实上利用偏振现象作为反对“波动说”的强有力证据，因为那时理解的波动说考虑的是纵向声波的那种波。
