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电磁波

1865
  • James Clerk Maxwell (prediction)
  • Heinrich Hertz (demonstration)
利用示波器和方程式演示电磁波的实验室实验。.

(图片仅供参考)

电磁波是电磁场的扰动,它在空间中传播并携带能量。它们由加速运动的电荷产生,由同步的、相互垂直的电场和磁场振荡组成。在真空中,它们以光速传播。电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光等。 紫外线X射线和伽马射线。

电磁波的存在是麦克斯韦方程组的直接理论推论。通过对无电荷或电流的空间区域进行方程推导,可以得到电场和磁场的波动方程。对于电场,该方程为 [latex]nabla^2 mathbf{E} = mu_0 varepsilon_0 frac{partial^2 mathbf{E}}{partial t^2}[/latex]。这是波动方程的标准数学形式,其中传播速度由 [latex]v = 1/sqrt{mu_0 varepsilon_0}[/latex] 给出。利用实验测定的真空磁导率(μ₀)和介电常数(ε₀),计算得出该速度为已知的光速c。

这一理论统一是一项里程碑式的成就,它证明了光是一种电磁现象。这些波是横波,这意味着电场和磁场的振荡方向彼此垂直,也垂直于能量传播方向。19世纪80年代,海因里希·赫兹在他的实验室中产生并探测到无线电波,验证了麦克斯韦的预言,并为无线电通信以及所有后续的无线技术铺平了道路,从而证实了这一理论。

UNESCO Nomenclature: 2205
- 电与磁

类型

物理现象

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 麦克斯韦方程组
  • 光的波动理论(惠更斯、杨、菲涅尔)
  • 法拉第和安培的电磁实验
  • 斐索和傅科对光速的精确测量

应用程序

  • 所有形式的无线通信
  • 医学成像(X射线)
  • 加热(微波炉)
  • 遥感和天文学
  • 视觉和光学
  • 光谱学
  • 雷达

专利:

NA

潜在创新理念

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相关术语:电磁波、电磁辐射、光速、麦克斯韦方程组、赫兹、光谱、光、无线电波、横波、光子。

历史背景

电磁波

1859
1860
1861
1865
1869
1871
1876
1854
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1877

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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