設(shè)計(jì)中的赫茲與微波
出處:zzlking 發(fā)布于:2011-09-02 18:04:02
德國物理學(xué)家赫茲關(guān)于電磁波的實(shí)驗(yàn),為微波技術(shù)的發(fā)展開拓了新的道路,構(gòu)成了現(xiàn)代文明的骨架,后人為了紀(jì)念他,把頻率的單位定為赫茲(Hz)。我們從下面的故事中來了解一下這位偉大的物理學(xué)家。
赫茲于1894年去世,年僅37歲,這是物理學(xué)界的巨大損失。他從21歲考人柏林大學(xué)直到不幸去世,進(jìn)行科學(xué)研究不到15年的時(shí)間,卻留下了常人無法企及的偉大成績。
赫茲之前由法拉第發(fā)現(xiàn)、麥克斯韋完成的電磁理論,由于沒有經(jīng)一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明,始終都處于預(yù)想階段。把天才的想法變成世人公認(rèn)的真理,是赫茲的功勞。
若要獲得電磁波,就得建立一個(gè)輻射電磁波源;這電磁波輻射源還應(yīng)當(dāng)有足夠的功率。赫茲的恩師赫爾姆霍茨是位理論與實(shí)驗(yàn)俱佳的卓越物理學(xué)家。名師出高徒,在他的精心指導(dǎo)下,赫茲制成了電磁波輻射源,當(dāng)時(shí)被稱作赫茲振蕩器。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本備齊后,赫茲全身心的投入了實(shí)驗(yàn)過程。這個(gè)時(shí)候,他是卡爾斯魯厄大學(xué)的教授,每周要承擔(dān)20幾節(jié)課的教學(xué)任務(wù),這使得他只能從課余擠時(shí)間來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
有一天,赫茲正在上課?!敖裉斓恼n就講到這里,再見,同學(xué)們!”赫茲說完,匆匆的將幾頁記得密密麻麻的記錄紙準(zhǔn)備好,等一個(gè)學(xué)生離開教室。距下一節(jié)課還有三個(gè)小時(shí),利用這段時(shí)間再作實(shí)驗(yàn)。
“卡爾,我們開始吧!”他呼喚一直等候他的技師。兩人很快就把教室講臺當(dāng)成實(shí)驗(yàn)臺。這里是赫茲作試驗(yàn)的場所,卡爾斯魯厄大學(xué)給他的地方實(shí)在是太小了。
和往常一樣首先檢查諧振器,將諧振器放高到振蕩器有一定距離的地方,使得諧振器的平面與振蕩器上放電器的軸相吻合。實(shí)驗(yàn)開始了,赫茲和卡爾立刻忙碌起來;過了大概一個(gè)小時(shí),火花還是沒有迸發(fā)出來。把各種可能發(fā)生的情況,都進(jìn)行檢查后仍然毫無結(jié)果,他們疲憊不堪地坐在了桌子旁邊。
他已經(jīng)記不得這是第幾次失敗,從一開始實(shí)驗(yàn),似乎他就與成功無緣。麥克斯韋預(yù)言過:電磁振蕩波一樣可以折射、反射,具有波的一切屬性。
赫茲借助振蕩器和諧振器已經(jīng)證實(shí)了從電磁輻射源發(fā)出的電磁場,就是電磁波。但現(xiàn)在他想證明電磁波具有像光一樣的反射性能,他打算把反射的電磁波記錄下來,卻一直沒有成功。
冥思苦想有了新的思路。經(jīng)過調(diào)諧電磁輻射源的內(nèi)部要素,加大每秒鐘振蕩的次數(shù),赫茲證明了電磁波具有光一樣的反射性能。在以后的很多工作中,赫茲認(rèn)真的研究了電磁波的折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象,證明了它們的傳播速度都等于光速。是赫茲個(gè)證實(shí)了光從本質(zhì)上說也是一種電磁波的問題。
1898年赫茲在應(yīng)邀擔(dān)任波恩大學(xué)物理學(xué)教授的赴任途中,欣喜的知道了他的著作《論電力射線》已出版,感到無比的欣慰。
發(fā)現(xiàn)電磁波產(chǎn)生的巨大影響,這是連他本人也沒想到的。在他發(fā)現(xiàn)了電磁波的第二年,有人問他,電磁波是不是可以應(yīng)用到無線電通訊呢,赫茲也不敢肯定。赫茲研究電磁波無意中丟下的種子,很快就在異地開花結(jié)果了。在他發(fā)現(xiàn)電磁波不到6年的時(shí)間,意大利的馬可尼和俄國的波波夫分別實(shí)現(xiàn)了無線電傳播,而且很快就投入了實(shí)際的使用。
與此同時(shí)其他利用電磁波的技術(shù),也相繼問世了。例如:無線電報(bào)(1894年)、無線電廣播(1906年)、無線電導(dǎo)航(1911年)、無線電話(1916年)、無線電傳真(1923年)、微波通訊(1933年)、雷達(dá)(1935年),以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊等,使整個(gè)世界的面貌發(fā)生了巨大地的變化。
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