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我们经常看到战争片里有个发报员 , ”嘟嘟嘟”地发电报 。 也有很多人知道 , SOS是求救信号 。 那么 , 大家知道电报是什么原理吗?哪些人对无线电报的发明有贡献呢?人们为什么把SOS作为求救信号呢?
一、麦克斯韦:电磁波的预言者
之前我们说过 , 法拉第发现了电磁感应现象 , 通过磁场产生电流 , 并且发明了发电机 。 可是 , 为什么磁场会产生电流呢?法拉第并没有想清楚 。 因为法拉第小的时候家庭贫困 , 只上过两年小学就辍学了 , 他的的伟大成就都是依靠对科学的热爱和努力钻研的精神而取得的 , 所以法拉第在数学方面不是很强 , 总是喜欢用形象的方式表述物理规律 , 却难以使用数学语言解释自己的伟大发现 。
这时 , 另一个伟大的人物麦克斯韦登场了 。
麦克斯韦
麦克斯韦比法拉第小40岁 , 在他23岁刚刚从剑桥大学毕业时 , 读到了法拉第的科学论文 , 他被法拉第深邃的思想所吸引 , 并决心用数学去弥补法拉第的不足 。 一年后 , 他就发表了第一篇关于电磁学的论文 , 并同法拉第进行了深入的讨论 。
法拉第是一位伟大的科学家 , 同时也是一个品格高尚的人 , 他对年轻的学者特别关心 。 他对麦克斯韦说:你不要只局限于用数学解释我的观点 , 而要有所创新 。 在老一辈科学巨匠的鼓励下 , 麦克斯韦最终成功地提出了麦克斯韦方程组 , 成为了牛顿和爱因斯坦之间最伟大的物理学家 。
麦克斯韦想:电流的形成是由于电荷的运动 , 而只有电场能够驱动电荷 。 他敏锐地感到:变化的磁场并非直接产生电流 , 而是在周围空间产生了电场 , 如果在电场附近存在导体 , 就会形成电流 。
麦克斯韦进一步想到 , 由于电与磁紧密相关 , 而且变化的磁场能够产生电场 , 那么变化的电场应该也能产生磁场 。 比如我们使用交流电连接两个金属板构成的电容器 , 由于交流电的电压在反复变化 , 电容器中就会产生变化的电场 。
更为神奇的是:如果变化电场产生的磁场依然是变化的 , 它就会进一步产生电场 , 如此一来 , 振荡的电场和磁场可以相互激发 , 并向远处传播 , 形成一种类似波动的物质 , 并命名为电磁波 。
麦克斯韦通过计算得到了电磁波的速度 , 恰好与光速相同 , 于是麦克斯韦大胆预言:光就是一种电磁波 。 遗憾的是 , 他没有亲手证实自己预言的电磁波 , 1879年 , 麦克斯韦在剑桥病逝 , 年仅48岁 。 而在那一年 , 二十世纪最伟大的科学家爱因斯坦刚好出生 。
二、赫兹:实验证实电磁波
科学的接力棒传到了德国科学家海因里希·鲁道夫·赫兹手中 。
【SOS是什么意思?无线电到底是谁发明的?】海因里希·鲁道夫·赫兹
赫兹在柏林大学学习时 , 受到导师亥姆霍兹的指导而研究麦克斯韦电磁理论 , 并决心用实验证实麦克斯韦的观点 。 1888年 , 赫兹设计了一套实验装置 , 仔细地研究了这种波的波长、频率等信息 , 得出了这种波的速度等于光速 , 与麦克斯韦的预言完全一致 。 至此 , 电磁波彻底被人们证实了 。 赫兹实验不仅证实了麦克斯韦的电磁理论 , 更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径 。 我们今天一刻也离不开的手机就是通过电磁波传输的 。
利用无线电传输信号有很多好处 , 比如真空不能传播机械波 , 我们在宇宙中喊话 , 别人是听不见的 , 但是电磁波却可以在真空中传输 , 所以宇航员在月球上即使距离再近 , 也需要使用无线电通信 。 无线电信号传输速度非常快 , 如果我们从美国纽约喊一句话 , 即使无阻碍地传播 , 北京的人听到这句话也要9个小时之后 。 但是无线电的传播速度是光速 , 几乎可以在一瞬间传遍全球 。 而且 , 电信号比机械信号更容易进行放大和信息处理 。 从电磁波发现的那一天起 , 人们就一直在研究如何使用无线电进行通信 。
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